(57)【要約】バッテリシステムモニタは、バッテリシステム内の複数の複数のバッテリモジュール中からそれぞれの関連付けられたバッテリモジュールの一対の端子の電圧または一対の端子を通る電流を各々測定するセル測定回路（ＣＭＣ）を含む。異なるＣＭＣに各々関連付けられた、無線通信トランシーバ（ＷＣＴ）は、無線通信リンクにわたって関連付けられたＣＭＣの電圧または電流測定値情報を送信する。コントローラは、バッテリシステムの動作状態を監視するために無線通信トランシーバから電圧または電流測定値情報を受信する。バッテリシステム監視は、複数のバッテリモジュールの同期サンプリングを可能にするために、異なるＣＭＣまたはＷＣＴのクロックの同期を通して、バッテリシステムの端子間のバッテリモジュールの直列連結におけるバッテリモジュールの相対位置を判定するためのシステムを通して、および無線通信の信頼性に対する改善を通して、改善される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の端子を各々含む複数のバッテリモジュールを有するバッテリシステムを監視するためのバッテリシステムモニタであって、前記バッテリモジュールの端子は、前記バッテリモジュールが、前記バッテリシステムの第１および第２の端子間で互いに直列に連結されるように相互接続され、前記バッテリシステムモニタは、
関連付けられたバッテリモジュールの一対の端子の電圧または一対の端子を通る電流を測定するように各々構成された複数のセル測定回路（ＣＭＣ）と、
前記複数のＣＭＣのうちの異なるＣＭＣと各々関連付けられ、前記関連付けられたＣＭＣの電圧または電流測定値情報を無線通信リンクにわたって送信するように構成された複数の無線通信トランシーバと、
前記複数の無線通信トランシーバから前記電圧または電流測定値情報を受信するように構成されたコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記複数の無線通信トランシーバから受信した測定値に基づいて、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子間の前記直列連結における前記ＣＭＣに関連付けられた前記バッテリモジュールの相対位置を判定するように構成されている、バッテリシステムモニタ。
【請求項２】
前記複数のＣＭＣの各々および前記複数の無線通信トランシーバの各々は、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子のうちの少なくとも１つから電気的に絶縁されている、請求項１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項３】
前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子にわたる前記バッテリシステムの動作電圧は、前記複数のＣＭＣのうちの少なくとも１つまたは前記複数の無線通信トランシーバのうちの１つの電圧定格を超える、請求項２に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項４】
前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子にわたる前記バッテリシステムの動作電圧は、１００ボルトを超え、前記複数のＣＭＣのうちの少なくとも１つまたは前記複数の無線通信トランシーバのうちの１つの電圧定格は、２５ボルト以下である、請求項３に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項５】
各バッテリモジュールは、前記バッテリモジュールの前記一対の端子間に直列または並列に連結された複数のバッテリセルを備える、請求項１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項６】
前記コントローラは、前記複数の無線通信トランシーバから受信される前記電圧または電流測定値情報に基づいて、バッテリシステムの障害を判定するように、かつ前記バッテリシステムの障害を判定すると、前記バッテリシステムの動作をシャットダウンさせるように構成されている、請求項１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項７】
前記コントローラは、
第１の無線通信トランシーバから受信した時系列の電圧または電流測定値におけるアーチファクトを識別するステップと、
第２の無線通信トランシーバから受信した時系列の電圧または電流測定値における前記アーチファクトを識別するステップと、
前記第１および第２の無線通信トランシーバから受信した前記時系列の電圧または電流測定値における前記識別されたアーチファクトの発生のタイミングを比較するステップと、
前記時系列の前記識別されたアーチファクトの発生の前記比較されたタイミングに基づいて、前記第１および第２の無線通信トランシーバに関連付けられた前記ＣＭＣに関連付けられた前記バッテリモジュールの前記直列連結における前記相対位置を判定するステップと、を行うことによって、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子間の前記直列連結における前記ＣＭＣに関連付けられた前記バッテリモジュールの前記相対位置を判定する、請求項１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項８】
前記アーチファクトは、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子に印加される信号または負荷の変化に起因する前記時系列の電圧または電流測定値の突然の変化であり、
前記判定することは、前記アーチファクトがより早く発生するＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールは、前記アーチファクトが後で発生するＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールと比較して、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子のうちの１つにより近接して位置付けされていると判定することを含む、請求項７に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項９】
前記アーチファクトは、前記直列接続のバッテリモジュールに印加される信号または負荷に起因する前記時系列の電圧または電流測定値の突然の変化であり、
前記判定することは、前記アーチファクトがより早く発生するＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールは、前記アーチファクトが後で発生するＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールと比較して、前記信号または負荷が前記直列接続のバッテリモジュールに印加される位置により近接して位置付けされていると判定することを含む、請求項７に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項１０】
各無線通信トランシーバまたはＣＭＣは、クロックを有し、
各無線通信トランシーバは、そのクロックまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを、別の無線通信トランシーバ、別のＣＭＣ、または前記コントローラのクロックと同期させるように動作し、
前記複数のＣＭＣの各ＣＭＣは、前記同期されたクロックに従って判定されたサンプル時間に、前記複数のＣＭＣの他のＣＭＣによって行われる測定と同期的に、前記それぞれのバッテリモジュールの前記電圧または電流を測定するように構成されている、請求項１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項１１】
各無線通信トランシーバは、前記無線通信リンクにわたって、そのクロックまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを、前記他の無線通信トランシーバ、前記他のＣＭＣ、または前記コントローラの前記クロックの１００ｎｓ以内に同期させるように動作する、請求項１０に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項１２】
各無線通信トランシーバは、
前記無線通信トランシーバと別の無線通信トランシーバとの間で送信されるパケットの伝搬時間を測定するステップと、
前記測定された伝搬時間が、前記無線通信トランシーバと前記他の無線通信トランシーバとの間で送信されるパケットの送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの間の差に等しいかどうかを判定するステップと、前記測定された伝搬時間が、前記タイムスタンプ間の前記差に等しくない場合、前記無線通信トランシーバの前記クロックを調整するステップと、を行うことによって、そのクロックまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを同期させるように動作する、請求項１０に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項１３】
前記無線通信トランシーバと前記他の無線通信トランシーバとの間で送信されるパケットの前記伝搬時間を測定することは、
前記他の無線通信トランシーバから前記無線通信トランシーバに送信される第２のパケットの送信タイムスタンプおよび受信タイムスタンプを記録することと、
前記第１および第２のパケットの各々の前記送信タイムスタンプと前記受信タイムスタンプとの間の差の平均として前記伝搬時間を計算することと、を含む、請求項１２に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項１４】
各無線通信トランシーバは、前記無線通信リンクにわたって、そのクロックまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを、前記他の無線通信トランシーバ、前記他のＣＭＣ、または前記コントローラの前記クロックの１００μｓ以内に同期させるように動作する、請求項１０に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項１５】
各無線通信トランシーバは、前記無線通信リンクにわたって、前記関連付けられたＣＭＣの前記電圧または電流測定値情報を、前記電圧または電流測定値のタイムスタンプとともに送信する、請求項１０に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項１６】
前記コントローラは、前記複数の無線通信トランシーバから受信され、前記複数のＣＭＣによって同期的に測定された前記電圧または電流測定値間の関係に従って、前記複数のバッテリモジュールの充電の相対状態を判定するように構成されている、請求項１０に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項１７】
前記コントローラは、前記複数の無線通信トランシーバから受信され、前記複数のＣＭＣによって同期的に測定された前記電圧または電流測定値間の関係に従って、前記複数のバッテリモジュールの障害状態を判定するように構成されている、請求項１０に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項１８】
各無線通信トランシーバは、
前記無線通信トランシーバから前記他の無線通信トランシーバに送信された第１のパケットの送信の時間を示す送信タイムスタンプを記録するステップと、
前記他の無線通信トランシーバでの前記第１のパケットの受信の時間を示す受信タイムスタンプを、前記他の無線通信トランシーバから受信するステップと、
前記第１のパケットに関連付けられた前記送信タイムスタンプと前記受信タイムスタンプとの間の差に従って、前記無線通信トランシーバまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを調整するステップと、を行うことによって、そのクロックまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを同期させるように動作する、請求項１０に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項１９】
各無線通信トランシーバは、前記他の無線通信トランシーバ、前記他のＣＭＣ、または前記コントローラの前記クロックの時間保持特性を追跡するように動作可能な周波数追跡ループまたは位相追跡ループを含む、請求項１０に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項２０】
各無線通信トランシーバは、前記バッテリシステムの他の無線通信トランシーバを認証するために使用される時変セキュリティパラメータを格納する、請求項１０に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項２１】
複数の回路構成要素であって、前記複数のＣＭＣの異なるＣＭＣに各々関連付けられ、共通ノードと前記関連付けられたＣＭＣのノードとの間に各々連結され、前記回路構成要素にわたる前記電圧で変化するインピーダンスまたはリアクタンスを各々有する、複数の回路構成要素をさらに備え、
各ＣＭＣは、前記関連付けられた回路構成要素のインピーダンスまたはリアクタンスを測定するように構成され、各無線通信トランシーバは、前記無線通信リンクにわたって前記関連付けられたＣＭＣの前記インピーダンスまたはリアクタンス測定値を送信するように構成され、前記コントローラは、前記複数の無線通信トランシーバから受信した前記インピーダンスまたはリアクタンス測定値に基づいて、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子間の前記直列連結における前記ＣＭＣに関連付けられた前記バッテリモジュールの相対位置を判定するように構成されている、請求項１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項２２】
前記回路構成要素は、コンデンサであり、前記コンデンサにわたる電圧に応じて変化するキャパシタンスを各々有する、請求項２１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項２３】
各ＣＭＣは、
前記ＣＭＣに関連付けられた前記回路構成要素を備え、前記回路構成要素の前記インピーダンスまたはリアクタンスとともに変化する利得を有する、演算増幅回路と、
前記演算増幅回路の利得を測定するように構成されたアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）と、を備え、
各無線通信トランシーバは、前記無線通信リンクにわたって前記関連付けられたＡＤＣの前記利得測定値を送信するように構成されている、請求項２１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項２４】
前記コントローラは、前記ＣＭＣに関連付けられた前記バッテリモジュールが、前記複数の無線通信トランシーバから受信したインピーダンスまたはリアクタンス測定値が増加する順に、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子間の前記直列連結において位置していると判定する、請求項２１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項２５】
各無線通信トランシーバは、前記バッテリシステムの他の無線通信トランシーバとの通信に必要な第１のセキュリティクレデンシャルと、在庫管理システムとの通信に必要な第２のセキュリティクレデンシャルとを格納する、請求項１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項２６】
各無線通信トランシーバは、前記無線通信リンクにわたって前記関連付けられたＣＭＣの前記電圧または電流測定値情報の前記送信に続いて、受信確認を受信するようにさらに構成され、前記受信確認が所定の時間期間内に受信されていないと判定すると、前記関連付けられたＣＭＣの前記電圧または電流測定値情報を再送信する、請求項１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項２７】
バッテリシステムを監視するための方法であって、前記バッテリシステムは、前記バッテリシステムの第１および第２の端子間で互いに直列に連結された複数のバッテリモジュールと、前記複数のバッテリモジュールのバッテリモジュールに関連付けられた少なくとも１つの無線通信トランシーバと、を有し、前記方法は、
前記バッテリシステムのコントローラとの間に少なくとも１つの無線通信リンクを確立することと、
前記コントローラにおいて、前記少なくとも１つの無線通信リンクから、前記複数のバッテリモジュールの各々についての電圧または電流測定値情報を受信することと、
前記複数のバッテリモジュールの各々について受信された測定値情報に基づいて、前記バッテリシステム内の前記バッテリモジュールの相対位置を判定することと、を含む、方法。
【請求項２８】
前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子間の前記直列連結における前記バッテリモジュールの前記相対位置を判定することは、
バッテリモジュールについて受信された時系列の電圧または電流測定値におけるアーチファクトを識別することと、
第２のバッテリモジュールについて受信された時系列の電圧または電流測定値における前記アーチファクトを識別することと、
前記第１および第２のバッテリモジュールについて受信された前記時系列の電圧または電流測定値における前記識別されたアーチファクトの発生のタイミングを比較することと、
前記時系列における前記識別されたアーチファクトの発生の前記比較されたタイミングに基づいて、前記第１および第２のバッテリモジュールの前記直列連結における前記相対位置を判定することと、を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの無線通信リンクにわたる前記コントローラにおいて、前記複数のバッテリモジュールの各々についてのインピーダンスまたはリアクタンス測定値を受信すること、をさらに含み、各インピーダンスまたはリアクタンス測定値は、前記対応するバッテリモジュールに関連付けられたそれぞれの回路構成要素のインピーダンスまたはリアクタンスの大きさであり、前記それぞれの回路構成要素は、共通ノードと前記関連付けられたバッテリモジュールのノードとの間に連結されており、前記回路構成要素にわたる前記電圧で変化するインピーダンスまたはリアクタンスを有し、
前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子間の前記直列連結における前記バッテリモジュールの前記相対位置を判定することは、前記複数のバッテリモジュールについて受信された前記インピーダンスまたはリアクタンス測定値に基づく、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
バッテリシステムを監視するための方法であって、
セル測定回路（ＣＭＣ）によって、バッテリシステム内の複数の複数のバッテリモジュール中の関連付けられたバッテリモジュールの一対の端子の電圧または一対の端子を通る電流を測定することと、
前記ＣＭＣに関連付けられた無線通信トランシーバによって、無線通信リンクにわたって前記関連付けられたＣＭＣの電圧または電流測定値情報を送信することと、
前記無線通信リンクにわたって前記関連付けられたＣＭＣの前記電圧または電流測定値情報の前記送信に続いて、受信確認が前記無線通信トランシーバによって受信されたかどうかを判定することと、
前記受信確認が所定の時間期間内に受信されていないと判定すると、前記無線通信トランシーバによって前記関連付けられたＣＭＣの前記電圧または電流測定値情報を再送信することと、を含む、方法。
【請求項３１】
前記無線通信トランシーバから、および前記バッテリシステムの第１および第２の端子間に互いに直列に連結された他のそれぞれのバッテリモジュールに関連付けられた他の無線通信トランシーバから、前記電圧または電流測定値情報を受信するように構成されたコントローラにおいて、前記無線通信トランシーバの少なくとも１つの無線通信トランシーバから所定の時間期間内に電圧または電流測定値情報が受信されていないと判定したことに基づいてバッテリシステムの障害を判定することと、
前記コントローラによって、前記バッテリシステムの障害を判定すると前記バッテリシステムの動作をシャットダウンさせることと、をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記無線通信トランシーバが、前記受信確認が前記所定の同調期間内に受信されなかったと判定すると、前記無線通信トランシーバからの前記電圧または電流測定値情報を、前記電圧または電流測定値情報の前記送信に使用されるチャネルとは異なる通信チャネル上に、前記電圧または電流測定値情報の前記送信に使用されるルートとは異なるルート上に、あるいは前記電圧または電流測定情報が送信されたデバイスとは異なるデバイスへ、再送信すること、をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記無線通信トランシーバによって、前記バッテリシステムの別のバッテリモジュールに関連付けられた少なくとも１つの他の無線通信トランシーバとの通信リンクを確立することと、
前記無線通信トランシーバと、前記無線通信トランシーバから前記電圧または電流測定情報を受信するように構成されたコントローラと、からと、前記バッテリシステムの他のそれぞれのバッテリモジュールに関連付けられた他の無線通信トランシーバからと、の間の複数の異なるルートを通して通信することと、をさらに含み、前記複数の異なるルートは、異なるバッテリモジュールに関連付けられた別の無線通信トランシーバを通して延在する少なくとも１つのルートを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
複数の通信スケジュールのうちの１つに従って前記無線通信トランシーバを選択的に動作させること、をさらに含み、前記複数の通信スケジュールの第１の通信スケジュールは、前記無線通信トランシーバの低電力動作と、前記無線通信トランシーバへのまたは前記無線通信トランシーバからの低データスループットと、を可能にし、前記複数の通信スケジュールの第２の通信スケジュールは、前記無線通信トランシーバのより高い電力動作と、前記無線通信トランシーバへのまたは前記無線通信トランシーバからのより高いデータスループットと、を可能にする、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、米国特許商標庁において２０１６年６月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／３５５，７３３号の利益を主張し、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本主題は、無線感知を使用してバッテリシステム動作および性能を監視するための技術および機器に関する。
【背景技術】
【０００３】
大きなバッテリシステムは、将来使用のための電気エネルギーを蓄えるためにますます使用されている。例えば、再生可能エネルギー生産の場合、大規模なバッテリシステムを使用して、将来使用のために発生されたエネルギー（例えば、太陽バッテリによって発生されるエネルギー）を蓄えることができる。電気自動車（ＥＶ）の場合、より小さい規模のバッテリシステムを使用して、電気グリッドから、または運転中に将来使用のために回生ブレーキからエネルギーを蓄えることができる。
【０００４】
バッテリシステムは、典型的には多数の個々のバッテリセルから形成される。個々のバッテリセルは、電気化学セルであり得、バッテリシステムの端子間に高動作電圧を提供するために直列に接続され得る。
【０００５】
バッテリシステムの性能は、個々のバッテリセルの各々の性能に依存し、１つのバッテリセルの性能が悪くなると、バッテリシステム全体の性能に悪影響を与える。さらに、１つのバッテリセルが障害を被ると、他のバッテリセル、バッテリシステム、および／またはそれが電力供給しているシステムが損傷する場合がある。
【０００６】
したがって、バッテリシステムにおけるバッテリセルの性能を監視し、監視された性能パラメータに応じてバッテリシステムの動作を制御する必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書の教示は、多数のバッテリセルを含むバッテリシステムに関する１つ以上の上述の問題を軽減する。
【０００８】
本開示の１つの態様によれば、バッテリシステムモニタは、各々バッテリシステム内の複数の複数のバッテリモジュール中から関連付けられたバッテリモジュールの一対の端子を通る電圧または電流を測定するように構成された複数のセル測定回路（ＣＭＣ）を含む。各バッテリモジュールは、一対の端子を有し、バッテリモジュールの端子は、バッテリモジュールがバッテリシステムの第１および第２の端子間で互いに直列に連結されるように相互接続される。各々複数のＣＭＣの異なるＣＭＣに関連付けられた、複数の無線通信トランシーバは、無線通信リンクにわたって関連付けられたＣＭＣの電圧または電流測定値情報を送信するように構成される。コントローラは、複数の無線通信トランシーバから電圧または電流測定値情報を受信するように構成される。コントローラは、複数の無線通信トランシーバから受信される測定値に基づいて、バッテリシステムの第１および第２の端子間の直列連結におけるＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールの相対位置を判定するように構成される。
【０００９】
本開示の別の態様によれば、バッテリシステムモニタは、各々バッテリシステム内の複数の複数の２］バッテリモジュール中から対応するバッテリモジュールの一対の端子を通る電圧または電流を測定するように構成された複数のセル測定回路（ＣＭＣ）を含む。各バッテリモジュールは、一対の端子を有し、バッテリモジュールの端子は、バッテリモジュールがバッテリシステムの第１および第２の端子間で互いに直列に連結されるように相互接続される。各々複数のＣＭＣの異なるＣＭＣに関連付けられた、複数の無線通信トランシーバは、無線通信リンクにわたって関連付けられたＣＭＣの電圧または電流測定値情報を送信するように構成される。コントローラは、複数の無線通信トランシーバから電圧または電流測定値情報を受信するように構成される。各々複数のＣＭＣの異なるＣＭＣに関連付けられた、複数の回路構成要素は、各々共通ノードと関連付けられたＣＭＣのノードとの間に連結され、各々回路構成要素にわたる電圧で変化するインピーダンスまたはリアクタンスを有する。各ＣＭＣは、関連付けられた回路構成要素のインピーダンスまたはリアクタンスを測定するように構成され、各無線通信トランシーバは、無線通信リンクにわたって関連付けられたＣＭＣのインピーダンスまたはリアクタンス測定値を送信するように構成され、バッテリシステムコントローラは、複数の無線通信トランシーバから受信したインピーダンスまたはリアクタンス測定値に基づいて、バッテリシステムの第１および第２の端子間の直列連結におけるＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールの相対位置を判定するように構成される。
【００１０】
本開示のさらなる態様によれば、バッテリシステムモニタは、各々バッテリシステム内の複数の複数のバッテリモジュール中から対応するバッテリモジュールの一対の端子を通る電圧または電流を測定するように構成された複数のセル測定回路（ＣＭＣ）を含む。各バッテリモジュールは、一対の端子を有し、バッテリモジュールの端子は、バッテリモジュールがバッテリシステムの第１および第２の端子間で互いに直列に連結されるように相互接続される。各々複数のＣＭＣの異なるＣＭＣに関連付けられた、複数の無線通信トランシーバは、無線通信リンクにわたって関連付けられたＣＭＣの電圧または電流測定値情報を送信するように構成される。コントローラは、複数の無線通信トランシーバから電圧または電流測定値情報を受信するように構成される。各無線通信トランシーバまたはＣＭＣは、クロックを有する。各無線通信トランシーバは、そのクロックまたは関連付けられたＣＭＣのクロックを、別の無線通信トランシーバのクロック、別のＣＭＣ、またはバッテリシステムコントローラのクロックと同期させるように動作する。複数のＣＭＣの各ＣＭＣは、同期されたクロックに従って判定されたサンプル時間に複数のＣＭＣの他のＣＭＣによって行われる測定値と同期的に、それぞれのバッテリモジュールの電圧または電流を測定するように構成される。
【００１１】
本開示のさらなる態様によれば、バッテリシステムを監視するための方法は、バッテリシステムのコントローラと、複数のバッテリモジュールの一バッテリモジュールと関付けられた少なくとも１つの無線通信トランシーバとの間に少なくとも１つの無線通信リンクを確立することを含み、バッテリシステムは、バッテリシステムの第１および第２の端子間に互いに直列に連結された複数のバッテリモジュールを有する。複数のバッテリモジュールの各々の電圧または電流測定値情報は、少なくとも１つの無線通信リンクにわたってコントローラ内で受信される。各電圧または電流測定値情報は、関連付けられたバッテリモジュールの一対の端子で測定された電圧または一対の端子を通って測定された電流に関する情報を含む。バッテリシステムの第１および第２の端子間の直列連結におけるバッテリモジュールの相対位置は、複数のバッテリモジュールの各々に対して受信される測定値情報に基づいて判定される。
【００１２】
本開示の別の態様によれば、バッテリシステムを監視するための方法は、セル測定回路（ＣＭＣ）によって、バッテリシステム内の複数の複数の２］バッテリモジュール中の関連付けられたバッテリモジュールの一対の端子の電圧または一対の端子を通る電流を測定することを含む。関連付けられたＣＭＣの電圧または電流測定値情報は、ＣＭＣに関連付けられた無線通信トランシーバによって無線通信リンクにわたって送信される。無線通信トランシーバは、無線通信リンクにわたって関連付けられたＣＭＣの電圧または電流測定値情報の送信に続いて受信確認を受信するように構成され、受信確認が所定の時間期間内に受信されていないと判定すると、無線通信トランシーバは、関連付けられたＣＭＣの電圧または電流測定値情報を再送信する。
【００１３】
追加の利点および新規の特徴は、以下の説明に部分的に記載され、一部は、以下のおよび添付の図面の検討によって当業者には明らかになるであろうし、または実施例の生産または作動によって学ぶことができるであろう。本教示の利点は、下記の詳細な実施例に記載される方法論、手段および組み合わせの様々な態様の実践または使用によって実現され達成され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
図面は、限定としてではなく、単なる例として、本教示による１つ以上の実施形態を描写しており、図面において、同様の参照番号は、同じまたは類似の要素を指す。
【００１５】
【図１Ａ】図１Ａは、バッテリモジュール、セル測定回路（ＣＭＣ）、無線通信トランシーバ（ＷＣＴ）、およびバッテリシステムコントローラを含むバッテリシステムの高レベル機能ブロック図である。
【００１６】
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示されるようなバッテリシステムで使用され得るＷＣＴの高レベル機能ブロック図である。
【００１７】
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａに示されるようなバッテリシステムで使用され得るＣＭＣの高レベル機能ブロック図である。
【００１８】
【図１Ｄ】図１Ｄ〜１Ｈは、図１Ｃに示されるようなＣＭＣに使用され得る様々な例示的な測定回路を示す高レベル機能ブロック図である。
【図１Ｅ】図１Ｄ〜１Ｈは、図１Ｃに示されるようなＣＭＣに使用され得る様々な例示的な測定回路を示す高レベル機能ブロック図である。
【図１Ｆ】図１Ｄ〜１Ｈは、図１Ｃに示されるようなＣＭＣに使用され得る様々な例示的な測定回路を示す高レベル機能ブロック図である。
【図１Ｇ】図１Ｄ〜１Ｈは、図１Ｃに示されるようなＣＭＣに使用され得る様々な例示的な測定回路を示す高レベル機能ブロック図である。
【図１Ｈ】図１Ｄ〜１Ｈは、図１Ｃに示されるようなＣＭＣに使用され得る様々な例示的な測定回路を示す高レベル機能ブロック図である。
【００１９】
【図２】図２は、図１Ａに示されるようなバッテリシステムの無線通信トランシーバによって形成され得る無線メッシュ通信ネットワークの高レベル機能ブロック図である。
【００２０】
【図３Ａ】図３Ａ〜３Ｄは、図１Ａに示されるようなバッテリシステムに利用され得る複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールの高レベル機能ブロック図である。
【図３Ｂ】図３Ａ〜３Ｄは、図１Ａに示されるようなバッテリシステムに利用され得る複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールの高レベル機能ブロック図である。
【図３Ｃ】図３Ａ〜３Ｄは、図１Ａに示されるようなバッテリシステムに利用され得る複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールの高レベル機能ブロック図である。
【図３Ｄ】図３Ａ〜３Ｄは、図１Ａに示されるようなバッテリシステムに利用され得る複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールの高レベル機能ブロック図である。
【００２１】
【図４】図４は、無線通信ネットワーク内の無線通信トランシーバ間でクロックを同期するための例示的な方法のステップを示すフロー図である。
【００２２】
【図５Ａ】図５Ａおよび５Ｂは、図１Ａに示されるようなバッテリシステムで使用され得るセル測定回路（ＣＭＣ）の構成要素を示す高レベル機能ブロック図である。
【図５Ｂ】図５Ａおよび５Ｂは、図１Ａに示されるようなバッテリシステムで使用され得るセル測定回路（ＣＭＣ）の構成要素を示す高レベル機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の詳細な説明において、多数の具体的な詳細は、関連付けられた教示の完全な理解を提供するために、実施例によって記載される。しかしながら、当業者には、本教示がそのような詳細なしに実践され得ることは明らかであろう。他の事例では、本教示の態様を必要以上に不明瞭にすることを回避するために、周知の方法、手順、構成要素、および／または回路は、詳細なしに、比較的高レベルで説明されている。
【００２４】
本明細書に開示される様々なシステムおよび方法は、システム動作および性能を監視するために使用される無線感知能力を有するバッテリシステムに関する。
【００２５】
バッテリシステムの無線監視のためのシステム：
【００２６】
自動車（例えば、電気自動車、ＥＶ）、発電所規模蓄電、住居規模蓄電、および高電圧用途を含む他の用途で使用されるバッテリシステム（またはバッテリ貯蔵システム）は、エネルギーを蓄えるために複数の電気化学セルを組み込む。かかるバッテリシステムのエネルギー貯蔵容量が増加するにつれて、バッテリセルの数は非常に多くなる。このため、バッテリシステムは、数百または数千のバッテリセルを含み得る。バッテリシステムの寿命を最大化し、安全性を確保し、セル容量を均一化し、障害検出および修正を提供するために、バッテリセルの大規模な集まりは、個々のバッテリセルまたはバッテリモジュールレベルでの監視および制御から恩恵を受けることができる。バッテリモジュールは、直列、並列、および／または他の適切な相互接続で互いに接続された１つ以上のバッテリセルから形成されてもよい。このようなバッテリ貯蔵システムにおけるバッテリモジュール（およびその中のバッテリセル）の制御および監視は、個々のモジュールの電圧または電流の正確な測定と、バッテリシステムコントローラへの測定値の通信とを必要とする。バッテリシステムコントローラは、バッテリモジュールの測定データを受信し、測定データを処理し、任意選択的にデータに基づいてアクションを行う。測定データは、電圧または電流測定値、または電力情報、分類情報、閾値情報、などのようなかかる測定値に由来するデータまたは情報を含むことができる。かかるアクションは、何もしないこと、個々のバッテリセルまたはモジュールあるいは貯蔵システム全体をシャットダウンすることなどを含むことができる。かかるアクションは、１つ以上のバッテリモジュールへの充電または放電電流を制御すること、バッテリモジュール間の電気的接続を変更すること（例えば、障害を被ったモジュールを電気的に絶縁するために、低電荷を有するモジュールの放電を遅くするために、低電荷を有するモジュールの充電を加速するために、など）をさらに含むことができる。
【００２７】
バッテリシステムは、しばしば高電圧を使用して、定電力時に抵抗損失（電流と抵抗の積Ｉ＊Ｒに比例する）を低減する。高電圧は、所望のシステム電圧を達成するために、複数のバッテリモジュールを直列構成で相互接続することによって発生される。各バッテリモジュール自体は、所望のシステム電圧を達成するために、直列および／または並列構成の１つ以上のバッテリセル（概して各々固定の電気化学ポテンシャルを有する）で形成されてもよい。そのような相互接続の例を図３Ａ〜３Ｄに示す。
【００２８】
図１Ａは例示的バッテリシステム１００を示す。バッテリシステム１００は、バッテリシステム１００のノード、ワイヤ、または端子１０１および１０２（本明細書では一般に「端子」として言及される）間に直列スタックを形成するために、互いに直列に連結された複数のバッテリモジュール１０４、１０６、．．．を含む。端子１０１と１０２との間の電位の差として測定されるバッテリシステム電圧は、１０００ボルト（１０００Ｖ）以上であってもよい。さらに、バッテリシステム１００内の個々のバッテリモジュール１０４、１０６の電圧は持ち上げられてもよく、数ボルトから数百または数千ボルトのレベルに達してもよい。結果として、バッテリシステム電圧は、端子１０１および１０２間にローカルに接続された１つ以上のアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）によって測定することができる。
【００２９】
加えて、または代替的に、バッテリモジュールの電圧は、各モジュール内の１つ以上のバッテリセルの端子に各々接続されたセル測定回路（ＣＭＣ）１０８、１１０によって測定することができる。ＣＭＣ１０８、１１０は、関連付けられたバッテリモジュール１０４、１０６の電圧、電流、または他の電気的特性を測定または調整するように動作するＡＤＣ、信号調整回路、または他の測定回路を含み得る。ＣＭＣ１０８、１１０は、各々、改善された精度のために、埋め込みツェナー基準またはバンドギャップ基準などの電圧または電流基準回路をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、各ＣＭＣは、アンチエイリアスフィルタリング、閾値処理、デジタルフィルタリング、アナログフィルタリング、またはＲＭＳ検出を含むＡＤＣによって提供される測定値に演算を行い得る追加の信号調整回路（アナログ、デジタル、またはそれらの組み合わせであってもよい）を含む。いくつかの実施形態では、各ＣＭＣは、関連付けられたバッテリモジュール（例えば、１０４または１０６）の１つのセルまたは複数のセルにわたる電圧を測定する。ＣＭＣはまた、障害検出および／または冷却システムへのフィードバックのための温度測定、安全上の危険を引き起こすか、製品保証を無効にし得る機械的衝撃を測定、記録、または応答するための加速度および／または衝撃の検出、バッテリの直列スタックを通る電流の検出、または周囲の音響または電磁気識別特性の測定、を含む、バッテリシステムまたはそのサブコンポーネントの他の測定を行ってもよく、その変化は、バッテリシステムの性能上の問題を示す可能性がある。
【００３０】
ＣＭＣはさらに、任意選択的に、バッテリシステム１００内のバッテリモジュールの直列スタックからバッテリモジュールを切断する（例えば、バッテリモジュールをバイパスする電気経路を形成することによって）ように、および／またはバッテリモジュールに流入または流出する電流を制限するように、動作するスイッチを含むことができる。そのような場合、ＣＭＣは、バッテリシステムコントローラ１６０から制御信号を受信し得、受信した制御信号に応答してスイッチを制御し得る。
【００３１】
上述のように、各ＣＭＣは、関連付けられたバッテリモジュールのパラメータ（例えば、電圧、電流、温度、など）を測定するために動作する様々な回路を含み得る。いくつかの実施形態では、ＣＭＣは、ＣＭＣの機能を制御するためのプログラミング命令を格納するプロセッサおよび／またはメモリをさらに含み得る。そのような場合、プロセッサは、パラメータ（または処理されたパラメータ）をバッテリシステムコントローラ１６０に送信する前に、測定されたパラメータのアナログ／デジタル変換、および／または測定されたパラメータのさらなる処理を行い得る。
【００３２】
いくつかのバッテリシステムでは、ＣＭＣが接続されているスタック内のコモンモードバッテリ電圧の絶縁を提供する１つ以上のワイヤを有する絶縁されたバスを使用して、データは、ＣＭＣ１０８、１１０とバッテリシステムコントローラ１６０との間で通信される。ほとんどのＩＣプロセス技術は高いバッテリシステム電圧を直接サポートすることができないので、様々なＣＭＣの絶縁は、安全度を提供し、ＣＭＣの回路設計を容易にする。さらに、ＣＭＣの動作電圧が低いほど、信頼性が向上し、これは、他のすべてのものが等しく、システム電圧が上昇すると信頼性が低下するためである。
【００３３】
アイソレータおよびワイヤは、ある程度の安全性を提供するが、そのようなバッテリシステムは、少なくとも以下の問題：バスに接続された絶縁回路が故障して安全障害が発生し得ること、絶縁回路および追加の配線かつ追加のコネクタはコストを追加すること、追加の配線および関連付けられたコネクタは、機械的疲労による破損の影響を受けやすいこと、振動によりワイヤから絶縁が擦られ短絡障害の原因となること、ＣＭＣへの通信にはバスラインへの直接接続が必要であること、バス上に存在する安全でない通信信号は、許可されていないユーザによって検出され得るエネルギーを放射し、それによりセキュリティ上の脅威を提示すること、絶縁されたバス通信では、エンドポイントに達するまでＣＭＣ間でメッセージを連続して渡す必要があり、それにより全体のシステム帯域幅を減らし得ること、を抱え込む。
【００３４】
かかる欠点に対処するために、図１Ａのバッテリシステム１００は、バッテリシステムコントローラ１６０と無線で通信するＣＭＣ１０８、１１０に依存する。このようにして、ＣＭＣ１０８、１１０は、ノード間に十分な通信チャネルを有する任意の無線機に無線通信メッセージを渡し得、一方で高電圧短絡障害のリスクを低減させる。
【００３５】
特に、各ＣＭＣ１０８、１１０は、直接無線リンク（例えば、ポイントツーポイントリンク）または間接（例えば、マルチホップ）リンクのいずれかを介して、バッテリシステムコントローラ１６０の無線通信トランシーバ（ＷＣＴ）１５０と無線通信するように構成された関連付けられた無線通信トランシーバ（ＷＣＴ）１１２、１１４を有する。例えば、各無線通信トランシーバ１１２、１１４は、測定値がバッテリシステムコントローラ１６０に伝達され得るように、無線通信リンクにわたって関連付けられたＣＭＣの電圧または電流測定値を送信することができる。いくつかの実施形態では、各無線通信トランシーバ１１２、１１４２内のプロセッサは、必要とされる帯域幅を低減し、および／または伝送中のデータの低減された待ち時間を提供するように、データを圧縮し（例えば、適切に、損失のある、または無損失の様態で）、データをフィルタリングし、さもなければバッテリコントローラ１６０に送信するのに必要な情報の量を減らすために使用される。バッテリモジュール１０４または１０６、関連付けられたＣＭＣ１０８または１１０、および関連付けられた無線通信トランシーバ１１２または１１４の組み合わせは、本明細書ではバッテリモジュールアセンブリ１１６として参照される。
【００３６】
バッテリシステム１００は、一般に、ＣＭＣ１０８、１１０のうちの少なくとも１つまたは無線通信トランシーバ１１２、１１４のうちの１つの電圧定格を超える第１および第２の端子１０１、１０２にわたる動作電圧を有する。例えば、バッテリシステムの動作電圧は、１００ボルトを超える（例えば、１０００ボルトを超える電圧に達する）ことがあり、一方複数のＣＭＣまたは無線通信トランシーバの各々の電圧定格は動作電圧よりもはるかに低い。例えば、０．１８μｍ技術で実装されるＲＦ  ＣＭＯＳトランシーバにおいて、ＣＭＣまたは無線通信トランシーバの電圧定格は、３．６以下であり得、５５ｎｍのプロセス技術を使用するデバイス実装において、電圧定格は、２．５ボルトまたは３．３ボルト以下であり得、ＢｉＣｍｏｓ特殊ＡＤＣチップでは、ＣＭＣまたは無線通信トランシーバの電圧定格は、製造プロセスに応じて、２４ボルト、４８ボルト、または５０ボルト以下であり得る。このように、バッテリシステム１００の端子１０１および１０２を直接横切るＣＭＣまたは無線通信トランシーバの接続は、ＣＭＣおよび／または無線通信トランシーバに損傷を引き起こし得る。この理由のために、ＣＭＣ１０８、１１０の各々、および無線通信トランシーバ１１２、１１４の各々は、バッテリシステムの第１および第２の端子１０１および１０２のうちの少なくとも１つから電気的に絶縁される。例えば、図１Ａの例において、ＣＭＣ１０８および無線通信トランシーバ１１２は、第２の端子１０２から電気的に絶縁され、一方ＣＭＣ１１０および無線通信トランシーバ１１４は、第１および第２の端子１０１および１０２の両方から電気的に絶縁される。各バッテリモジュール１０４、１０６は、ＣＭＣ１０８、１１０および／または無線通信トランシーバ１１２、１１４の各々の電圧定格（例えば、最大電圧定格）以下の動作電圧を有する。
【００３７】
ＣＭＣ１０８、１１０が、互いに電気的絶縁を維持しながらバッテリシステムコントローラ１６０と通信することを可能にするために、無線通信が、ＣＭＣと外部バッテリコントローラとの間の電気的絶縁および情報接続を同時に信頼性がありかつ安全に提供するために使用される。図１Ａのバッテリシステム１００において、ＣＭＣ１０８、１１０は、無線通信メッセージをバッテリシステムコントローラ１６０に直接または間接的に渡す。特に、ＣＭＣ１０８および１１０は、電圧、電流、温度、または他の測定データをバッテリシステムコントローラ１６０に提供し得る。次に、バッテリシステムコントローラ１６０は、ＣＭＣおよび関連付けられた無線通信トランシーバから受信した電圧または電流測定値に基づいてバッテリシステムの障害を判定し、バッテリシステムの障害を判定すると、バッテリシステムの動作をシャットダウンすることができる。例えば、過電圧の検出は、バッテリシステムのシャットダウンをトリガするために使用され得る。バッテリシステムの障害は、ＣＭＣまたは関連付けられた無線通信トランシーバから所定の時間期間内に電圧または電流測定値が受信されていないと判定したことに基づいて判定することもでき、バッテリシステムの障害を判定すると、バッテリシステムの動作のシャットダウンをトリガすることができる。
【００３８】
図１Ｂは、図１Ａの無線通信トランシーバ１１２、１１４、または１５０の１つとして機能し得る無線通信トランシーバ（ＷＣＴ）１７０の例を示す。ＷＣＴ１７０は、処理能力を提供するプロセッサ１７２（例えば、マイクロプロセッサ）およびメモリ１７４（例えば、不揮発性および／または揮発性メモリ）を含む。メモリ１７４は、本説明を通して記述される様々な様態でＷＣＴ１７０の動作を制御するためのアプリケーションプログラムおよび命令を格納し、プロセッサ１７２は、メモリ１７４に格納されたアプリケーションプログラムおよび命令を実行するように構成される。ＷＣＴ１７０は、ＷＣＴ１７０が他のＷＣＴ（例えば、図１Ａの１１２、１１４、１５０）と、および／またはネットワーク（例えば、他のＷＣＴを含む無線メッシュネットワーク）にわたって無線で通信することを可能にする無線トランシーバ１７１（例えば、ラジオトランシーバ）をさらに含む。図１Ｂに示されるように、トランシーバ１７１は、データが無線で送信または受信され得るアンテナに接続されており、他の実施形態では、トランシーバ１７１は、有線トランシーバであってもよい（または有線トランシーバを含んでもよい）。ＷＣＴ１７０の様々な構成要素は、（例えば、バスまたは他の通信ラインを介して）互いに通信可能に接続されている。
【００３９】
ＷＣＴ１７０は、関連付けられたＣＭＣから測定データを受信し、任意選択で、制御コマンドをＣＭＣに送信するための入力／出力インターフェース１７８をさらに含む。入力／出力インターフェース１７８は、ＣＭＣインターフェースであってもよく、それを通して測定データは関連付けられたＣＭＣから受信され、それを通してアンテナを介して受信した制御コマンドは関連付けられたＣＭＣに中継される（例えば、図１ＡのＷＣＴ１１２および１１４において行われ得るように）。他の例では、入力／出力インターフェース１７８は、他の外部構成要素とインターフェースするために使用されてもよく、例えば、図１ＡのＷＣＴ１５０の場合、入出力インターフェース１７８は、バッテリシステムコントローラ１６０とインターフェースし、無線で受信した測定データをバッテリシステムコントローラ１６０に中継し、かつアンテナを通して無線送信するためにバッテリシステムコントローラ１６０から制御およびメッセージコマンドを受信するように使用することができる。
【００４０】
一般に、ＷＣＴ１７０は、プロセッサ１７２による動作のタイミングを制御するために使用されるローカルクロック１７６（例えば、周波数基準）をさらに含む。いくつかの例では、クロック１７６は、関連付けられたＣＭＣと共有され、かかる実施例では、クロックは、ＷＣＴ１７０内または関連付けられたＣＭＣ内に位置付けられ得る。同じクロック１７６または別個の水晶振動子を、トランシーバの動作をネットワーククロックまたはスケジュールと同期させるため、トランシーバを通信のための特定のチャネルまたは周波数に同調させるため、など、無線通信目的のために使用することができる。ＷＣＴ１７０は、測定データをバッテリシステムコントローラ１６０に送信するための送信機として機能し得る。ＷＣＴ１７０は、バッテリシステムコントローラ１６０から制御コマンドを受信して受信した制御コマンドを関連付けられたＣＭＣに渡す、またはバッテリシステムコントローラ１６０からソフトウェア更新を受信する、など、のための受信機としてさらに機能する。いくつかの実施例では、ＷＣＴ１７０はまた、１つの通信ネットワークリンク（例えば、メッシュネットワークリンク）を介してパケットを受信し、受信したパケットを別の通信ネットワークリンク（例えば、メッシュネットワークの別のリンク）を介して再送信するように構成されたネットワーク通信中継ポイントとしても機能する。
【００４１】
バッテリシステム１００を高レベルの信頼性で提供するために、ＣＭＣとバッテリシステムコントローラ１６０との間の無線通信が信頼できる必要がある。具体的には、バッテリシステム１００における多数のバッテリモジュールおよび関連付けられたＣＭＣかつ無線通信トランシーバのため、システム要素間の無線通信における時折の障害であっても、システム全体の信頼性に悪影響を与える。高いシステム信頼性を確保するために、無線通信トランシーバ、関連付けられた通信リンク、および全体的な無線通信システムの設計は、高い冗長性を提供するべきである。
【００４２】
無線通信目的のために、各ＣＭＣ１０８、１１０は、関連付けられた無線通信トランシーバ１１２、１１４に通信可能に接続される。各ＣＭＣ１０８、１１０によって収集された情報（例えば、関連付けられたバッテリモジュール１０４、１０６の電圧、電流、または他の動作測定データ）は、こうして関連付けられた無線通信トランシーバ１１２、１１４に移送することができる。無線通信トランシーバ１１２、１１４は、バッテリシステムコントローラ１６０の無線通信トランシーバ１５０を介して、信頼できかつ安全な無線通信方法によって、関連付けられたＣＭＣ１０８、１１０からデータを受け入れ、その情報をバッテリコントローラ１６０にルーティングする責任を負う。いくつかの実施形態において、信頼性およびセキュリティは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４．ＥまたはＩＥＥＥ８０２．１５．４−２０１５のような単一の規格によって取り扱われてもよく、または他の技術を使用して寄せ集められてもよい。様々な実施形態において、信頼性は、（例えば、通信経路の１つが信頼できない事象でも情報移送が中断されないように）情報フローのための２つ以上の物理的または空間的通信経路を提供することによって、（例えば、通信チャネルの１つが信頼できない事象でも情報移送が中断されないように）情報フローのための２つ以上の周波数（または通信チャネル）を提供することによって、一時的にブロックされた情報（例えば、欠陥のある通信経路またはチャネル上で送信される情報、または、さもなければバッテリシステムコントローラ１６０に到達しない情報）が失われず、代わりに、後で再送信のために一時的にメモリに格納されるように、無線通信トランシーバ１１２または１１４内の情報をローカルにバッファリングすることによって、および／または、データが行き先に送信されて対応する情報がローカルメモリまたはバッファから削除されたとき、またはデータがその行き先に到着しておらず再送信が必要なとき、を無線通信トランシーバ１１２、１１４が認識するように、メッセージ確認を含む通信規格を使用することによって、保証される。いくつかの実施形態では、無線通信トランシーバ１１２、１１４とバッテリシステムコントローラ１６０との間で情報を通信するために異なる通信チャネルまたは経路を使用することができるように、通信チャネルまたは通信経路は、無線通信トランシーバ１１２、１１４とバッテリシステムコントローラ１６０との間で固定されず、代わりにアルゴリズムに従って時間の経過とともに変化してもよい。いくつかの実施形態では、すべての利用可能なチャネルおよび経路が使用される。
【００４３】
例として、無線通信トランシーバ１１２、１１４とバッテリシステムコントローラ１６０との間の通信は、無線メッシュネットワークをわたって提供され得る。特に、異なるバッテリモジュールアセンブリ１１６の無線通信トランシーバ１１２、１１４は、アセンブリ１１６の無線通信トランシーバ１１２、１１４とバッテリシステムコントローラ１６０の無線通信トランシーバ１５０との間の通信リンクを提供するメッシュ通信ネットワークを形成し得る。
【００４４】
無線通信トランシーバ１１２、１１４、および１５０との間の無線通信リンクを提供するために使用することのできるメッシュネットワークの例示的な例が、図２に示されている。メッシュネットワークのさらなる例は、米国特許出願公開第２０１６／０３４５３１７号および同第２０１５／００４２３８９号に記載されており、これらは、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。図２は、例示的な無線メッシュネットワーク２００の例を示す。無線メッシュネットワーク２００は、無線通信トランシーバ２１２、２１４が位置する複数のＣＭＣまたは感知ポイントからのセル測定データの収集を可能にする。トランシーバ２１２および２１４は、図ＩＡのトランシーバ１１２および１１４と実質的に同じであってもよい。無線メッシュネットワーク２００は、他のＣＭＣ無線通信トランシーバ２１２、２１４を通信中継ポイントとして使用することによって、ＣＭＣ（例えば、１０８、１１０）に関連付けられた無線通信トランシーバ２１２、２１４と、バッテリシステムコントローラ２６０の無線通信トランシーバ２５０との間にマルチホップ通信リンクメッシュを確立する。バッテリシステムコントローラ２６０の無線通信トランシーバ２５０は、メッシュネットワーク２００のアクセスポイントとして機能し得る。
【００４５】
ネットワークノードとして機能する遠隔無線通信トランシーバ（ＷＣＴ）２１２、２１４から送信されたデータは、ネットワークノードまたはネットワークアクセスポイントとして機能する、各ＷＣＴ２１２、２１４、および／または２５０を有することによってメッシュを通して自動的にルーティングされ、そのパケットをトポロジー的に近い行き先に送信し、行き先に近い他のノードまたはアクセスポイントから受信したパケットを再送信する。パケットの各送信および受信は、ホップと呼ばれ、一般に異なるデータパケットは、メッシュネットワークを通して異なるマルチホップルートを取る。典型的には、メッシュを通して行き先へのパケット（例えば、データパケット）によって取られるマルチホップルートは、無線メッシュネットワーク２００における経路の安定性（例えば、ノードおよび／またはアクセスポイントの対の間のリンクの安定性）、およびネットワークの通信スケジュール（例えば、ネットワークのノードおよびアクセスポイントにタイムスロットおよび通信チャネルを割り当て、各ネットワークノードおよびアクセスポイントの次の通信機会を特定する通信スケジュール）に依存する。
【００４６】
無線バッテリシステム監視の信頼性およびセキュリティ；
【００４７】
上記概説のプロセスによって、パケットは、ネットワークノード（例えば、ＣＭＣ１０８、１１０）から行き先（例えば、バッテリシステムコントローラ２６０）へ、または反対の方向の（例えば、バッテリシステムコントローラ２６０から）ネットワークノードへ通信され得る。例えば、セル測定データは、ネットワークノードで収集され、ＣＭＣの無線通信トランシーバに源を発するパケットで無線メッシュネットワーク２００を通して送信され得る。加えて、アプリケーションおよび制御データ（または他のタイプのデータ）は、例えばバッテリシステムコントローラ２６０または別のネットワークノードからネットワークノード（例えば、ＣＭＣ）に向けて送出され得る。いくつかの実施形態では、各パケット送信の受信は、ネットワークを通して各ホップで確認され、極めて信頼性の高いエンドツーエンドシステムを生み出し、典型的には９９．９９９％信頼性になる。かかる実施形態において、送信機と受信機との間（例えば、２つのノード間、２つのアクセスポイント間、またはノードとアクセスポイントとの間）のパケットの各送信は、送信機によるパケットの送信、受信機によるパケットの受信、および受信機によるパケットの受信が成功したときの、受信機から送信機へのパケット受信の確認の送信を含む。かかる実施形態において、受信の確認が送信機によって受信されない場合、送信機は、確認応答が受信されるまで、同じリンクに（例えば、同じ周波数で、同じ受信機へ）、または無線メッシュネットワーク２００の異なるリンクに（例えば、異なる周波数で、および／または異なる受信機へ）、パケットを再送信し得る。
【００４８】
例えば，上述の原理に従って、バッテリモジュールの直列接続を有するバッテリシステムの監視または制御は、バッテリモジュールの直列スタック内の第１のバッテリモジュールの第１のパラメータ（例えば、電圧、電流、温度、など）を測定するステップと、第１のパラメータを第１のチャネル上の第１の受信機に無線送信するステップと、第１のパラメータの情報が受信されたことの確認を受信するステップと、受信の確認を受信しなかった事象では、パラメータの再送信を行うステップと、を含むことができ、パラメータの再送信は、第２のチャネルに、および／または第２の受信機に行われる。第１のパラメータの送信と再送信との間の時間は、好ましくは、サービス品質メトリックによって要求されるレートよりも短く、そのため、たとえ特定の通信リンクが信頼できないとしても、サービス品質メトリックを維持（またはそうでなければ悪影響を与えない）しながら、少なくとも１回の再送信に十分な時間が存在する。様々な例において、空間、時間、およびチャネル（例えば、送信周波数）多様性のうちの少なくとも１つは、前記多様性なしの場合よりも大きな信頼性を有するバッテリコントローラの第１受信機への第１パラメータのための搬送機構を提供する。様々な他の例において、無線送信は、近接場ＲＦ、遠方場ＲＦ、磁気、音響、もしくは赤外線のうちの１つであり、各無線送信は、意図された受信機によって確認され、および／または再送信はＷＣＴ交信の一部にのみ行われる。
【００４９】
無線メッシュネットワーク２００は、集中されたネットワークマネージャ２６０ｂを含むことができる。ネットワークマネージャ２６０ｂは、無線メッシュネットワーク２００の動作を制御する責任がある。例えば、ネットワークマネージャ２６０ｂは、（例えば、ネットワーク内のすべてのノードが相互に通信するネットワーククロックを設定することによって）ネットワークタイミングを確立および制御し得る。ネットワークマネージャ２６０ｂはまた、選択的に、ネットワークにノードおよびアクセスポイントを接合し、接合されたデバイスにネットワークアドレス（または他の固有の識別子（ＩＤ））を割り当て、およびネットワークの異なるデバイスに帯域幅を割り当てることによりネットワークの通信スケジュールを設定することによって、どのデバイス（例えば、ノードおよびアクセスポイント）がネットワークに参加することができるかを判定することもできる。通信スケジュールは、ネットワークのデバイス（例えば、無線ノード２１２、２１４およびＡＰ２５０）にタイムスロットおよびチャネルの対を割り当て、それによりネットワーククロックの各タイムスロット中にどのデバイスが各チャネル上で通信できるかを識別し得る。加えて、通信スケジュールは、ネットワークに接合しようとする無線ノードがネットワーク接合メッセージを送信することができる「接合傾聴」帯域幅を形成するタイムスロットおよびチャネルの対を割り当てることができ、その間ネットワークに既に接合している無線ノードはそのようなネットワーク接合メッセージを待つ。このようにして、通信スケジュールは、無線メッシュネットワークに接合された無線ノードに割り当てられた（または取り分けられた）帯域幅と、無線メッシュネットワークに現在接合されていないノードに割り当てられた（または取り分けられた）帯域幅とを含む。ネットワークマネージャ２６０ｂは、いくつかの実施形態において、バッテリシステムコントローラ２６０の一部を形成することができる。
【００５０】
いくつかの実施形態では、ネットワークマネージャは使用されず、代わりに、所定の通信スケジュールがノードに適用される。
【００５１】
無線メッシュセンサネットワーク２００はまた、無線ネットワークと有線インターフェースとを架橋するデバイスである１つ以上のアクセスポイント（ＡＰ）２５０を含む。ＡＰ２５０は、無線ネットワークのノード２１２、２１４から無線でパケットを受信し、これらの受信したパケットを有線ネットワークを介してマネージャ２６０ｂに送信することができる。より一般的には、ＡＰ２５０は、無線メッシュセンサネットワーク２００とバッテリシステムコントローラ２６０との間のインターフェースを提供する。このように、ＡＰ２５０は、無線ノードから無線パケットを受信し、これらのパケットをバッテリシステムコントローラ２６０によって実行されるマネージャ２６０ｂまたは様々なアプリケーション２６０ａに送信し得る。ＡＰ２５０はまた、マネージャ２６０ｂまたはアプリケーション２６０ａからパケットを受信し、無線メッシュネットワーク２００を通してこれらのパケットを行き先無線ノード２１２、２１４に転送し得る。
【００５２】
例示的な無線メッシュネットワークを、考慮中のバッテリシステム１００内の無線通信トランシーバ１１２、１１４とバッテリシステムコントローラ１６０との間の無線通信接続性を提供し得るタイプのネットワークとして図２に関連して説明してきたが、他の無線ネットワークトポロジーを代替的に使用することができる。バッテリシステム１００における通信能力を提供する無線ネットワークのさらなる特性を、以下で詳細に説明する。
【００５３】
バッテリシステム１００内の情報通信が危険にさらされないことを確実にするために、無線通信のセキュリティは、暗号技術を用いて外部の盗聴または制御からＷＣＴ１１２、１１４とバッテリシステムコントローラ１６０との間の無線通信を暗号化することによって提供される。この目的のために、各ＷＣＴ１１２、１１４は、無線通信リンクにわたってデータを送信する前に、関連付けられたＣＭＣから受信した測定データを暗号化するように構成されたプロセッサを含む。プロセッサは、データを解読するようにさらに構成され、バッテリシステムコントローラ１６０からＷＣＴによって受信した命令を制御する。暗号化機能を提供するために、ＷＣＴおよびバッテリシステムコントローラ１６０は、暗号化および解読キーを格納する。プライベートキー暗号化、公開キー暗号化、リプレイ攻撃を防ぐためにジョインカウンタなど１回だけ（その場限り）使用される番号、各ＷＣＴへのアクセス制御を提供する固有の識別子、複数のバッテリシステムが別個の実体と同じ無線空間内で動作することを可能にするネットワーク識別子（ＩＤ）またはバッテリシステム識別子（ＩＤ）、メッセージ認証、または、熱雑音源を使用するセキュリティキーのためのランダムシードの発生、を含めて様々な暗号化様式を使用することができる。
【００５４】
ＷＣＴ１１２、１１４、バッテリシステムコントローラ１６０、およびバッテリシステムコントローラ１６０のＷＣＴ１５０は、共有時間基準を使用して同期的に動作してもよいし、または個々のおよび非同期されたクロックを非同期的に動作してもよい。トランシーバが同期的に動作する状況において、トランシーバの各々におけるクロックは、トランシーバ間の無線通信を通して互いに同期させ得る。例えば、個々のＷＣＴ１１２、１１４のすべてのトランシーバは、ＷＣＴ１５０によって無線ネットワークに送信されたタイミング情報に基づいて、ＷＣＴ１５０またはバッテリシステムコントローラ１６０のマスタークロックに同期させ得る。次いで、共通のクロックまたはローカル時間の感知を使用して、認証セキュリティを改善することができる。そのような状況では、ＷＣＴのネットワークは、第１および第２のＷＣＴ間の無線トランザクションに適用されるパケット交換およびタイミング測定値を使用して同期された共通クロックまたは時間の感知を含む。ＷＣＴがそれらのクロックを同期させた後、例えばバッテリシステム１００の最終アセンブリ時に、時間の共通感知は、ＷＣＴ間でタイミング誤差内に維持される。例えば、１つのＷＣＴがリセットされているか、ＷＣＴが無線範囲から移動したか、または他の適用可能な理由により、１つのＷＣＴが別のＷＣＴとの通信を停止する状況では、１つのＷＣＴは、一旦可能になると（例えば、リセットに続いて、一旦無線範囲内に戻る、など）、他のＷＣＴと通信リンクまたはネットワークを再接合しようとする。１つのＷＣＴと他のＷＣＴとの間の時間の共通感知は、タイミング誤差内に維持され、ＷＣＴ内の２つのローカルクロック間の周波数不一致に従って時間の経過と共に発散する。このため、タイミング誤差および限られたクロックドリフトを知ることで、セキュリティを強化するために使用される時変セキュリティパラメータを計算することができる。例えば、１つのＷＣＴは、セキュリティハンドシェイクでその時間のローカル感知を他のＷＣＴに送り得、１つのＷＣＴからの時間のローカル感知が他のＷＣＴからの時間のローカル感知と閾値より超えて異なる場合、その後、２番目のＷＣＴはセキュリティクレデンシャルを拒否され得、ネットワークに接合できなくなる。いくつかのシステムでは、上述されるような時間不整合の感知は、ノンス、または暗号化された通信などの他のセキュリティ技術と併せて使用される。
【００５５】
いくつかの実施形態では、バッテリシステム１００のセキュリティは、バッテリシステム１００内のＷＣＴ間に形成されたメッシュネットワークの接続性を監視することによって強化される。個々のＷＣＴは、バッテリシステムコントローラ１６０への接続性の喪失、接続性の遅延、ネットワークからの切断、またはネットワークのリセットの跡をたどり得る。ＷＣＴは、この情報をバッテリシステムコントローラ１６０に無線で中継し得る。
【００５６】
いくつかの実施形態では、バッテリシステム１００のセキュリティは、ＷＣＴ間に確立されたメッシュネットワークに接合する１つ以上の拒否された試みに対する応答を提供するようにバッテリシステムコントローラ１６０を構成することによって強化される。そのような状況において、バッテリシステム１００は、無線ネットワーク（例えば、無線メッシュネットワーク２００）を通してバッテリコントローラ１６０に通信するＷＣＴを用いて、完全に組み立てられ、正常に動作する。不法に侵入するＷＣＴが、ネットワークに接合すること試みることによってネットワーク（例えば、２００）のセキュリティに違反しようとし、そのため不法に侵入するＷＣＴがバッテリシステムコントローラ１６０に壊れたデータを送信（例えば、悪意のある目的のために）することができる事象の場合、最初のネットワーク接合試行は、無効であるというセキュリティクレデンシャルを使用して、不法に侵入するＷＣＴによって行われる。例えば、間違ったセキュリティキー、間違ったノンス、アクセス制御リスト上にないメディアアクセス制御（ＭＡＣ）識別子（ＭＡＣＩＤ）、または無効メッセージ完全性コード（ＭＩＣ）または巡回冗長チェック（ＣＲＣ）が、最初の接合試行で使用され得る。セキュリティクレデンシャルを含む接合要求は、不法に侵入するＷＣＴによってネットワークに送信され得、接合要求を受信したことに応答して、ネットワーク要素（例えば、接合要求を受信したネットワークＷＣＴ、またはネットワークマネージャ（例えば、２６０ｂ））が要求を処理し、無効なセキュリティクレデンシャルに基づいて要求を拒否する。加えて、接合試行が拒否されるべきであると判定すると、不法に侵入するＷＣＴからの接合要求を受信したＷＣＴは、失敗した接合試行を追跡しているカウンタをインクリメントする、および／または、メッセージをバッテリシステムコントローラ１６０に送信して失敗した接合試行を報告する、のアクションを行う。バッテリシステムコントローラ１６０は、失敗した接合試行の報告を収集し、所定のアルゴリズムに従って、失敗した接合試行の数（または失敗した接合試行が判定された割合）が閾値を超えるときにセキュリティ応答を取る。バッテリシステムコントローラ１６０によって取られるセキュリティ応答は、バッテリシステム１００を無効化すること、バッテリシステムの一部（例えば、１つ以上のバッテリモジュールまたはバッテリモジュールアセンブリ）を無効化ルすること、セキュリティ攻撃が試みられたことをバッテリのオペレータに警告すること、失敗したセキュリティ試行がログに記録される中央データ保管貯蔵所にメッセージを送信すること、ネットワークへの新しいＷＣＴの接合を無効にすること、など、を含むことができる。
【００５７】
バッテリシステム１００のセキュリティは、セキュリティインジケータのためにバッテリシステム１００内のＷＣＴ間に形成されたメッシュネットワーク（例えば、２００）の接続性を監視することによって、およびセキュリティインジケータが表明される事象ではセキュリティ応答を取ることによって強化することができる。例えば、セキュリティインジケータは、接続性の喪失またはバッテリシステムの最終アセンブリ後のメッシュリフォーム事象を含み得、応答は、バッテリシステムをフェールセーフモードに置くか、または電気的測定を通してバッテリの完全性のチェックを行うことであってもよい。
【００５８】
信頼できる電力源を提供するために、バッテリシステム１００は、好ましくは高レベルの信頼性を有するように設計される。信頼できる動作を提供する一部として、バッテリシステム１００の構成要素間の通信は重要である。実際に、監視情報が不足すると先制安全障害の発行が必要となり、バッテリシステムのシャットダウンや重要なエンドユーザへの影響をもたらし得るので、通信の信頼性はバッテリシステムの重大な構成要素であり得る。大きいバッテリシステム１００内に多数のＣＭＣ／ＷＣＴがある場合、信頼性はさらに重要である。無線通信は、ジグビー、ブルートゥース（登録商標）、超広帯域（ＵＷＢ）通信、近距離場通信（ＮＦＣ）、またはＩＥＥＥ８０２．１１．Ｘ．といった単一チャネルプロトコルのような無線周波数（ＲＦ）通信技術を使用して行うことができる。バッテリシステムの機械的アセンブリが通信のための光路を提供するいくつかの実施形態では、無線通信方法は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタを使用する赤外線の送信および受信であり、このような実施例では、機械的アセンブリは、光通信リンクが確立されることを可能にするために、バッテリハウジングの内側の光を反射するのに適合する仕上げを有する。いくつかの実施形態では、バッテリシステムの機械的アセンブリは、赤外線に不透明な金属容器で、ＩＲ放射がハウジングの内外に流れることを可能にする透明な窓を備えている。バッテリモジュールアセンブリがフレームに堅固に取り付けられ、それにより音響伝搬を可能にするいくつかの実施形態では、無線通信方法を超音波である。
【００５９】
上述のように、１つ以上のバッテリセルを含むバッテリモジュール、ＣＭＣ、およびＷＣＴの組み合わせは、バッテリモジュールアセンブリ１１６を形成する。バッテリモジュールアセンブリは、バッテリシステム１００内のバッテリモジュールの直列スタック内の他のバッテリモジュールアセンブリに連結するために使用される正端子および負端子を有する。バッテリモジュール１０４、１０６（またはバッテリモジュールアセンブリ１１６）の端子間の電圧差は、ＣＭＣ回路１０８、１１０の動作および測定電圧範囲に適した範囲にある。
【００６０】
図１Ａは、例示的に、各バッテリモジュール１０４、１０６を単一のバッテリセルとして示しているが、より一般的には、バッテリモジュール１０４、１０６は、互いに並列および／または直列に接続された１つ以上のバッテリセルを含むことができる。例えば，図３Ａ〜３Ｄは、バッテリモジュール（例えば、１０４、１０６）内に含まれ得る様々な例示的なバッテリセル構成を示す。図において、円は、各バッテリモジュールモジュール内のＣＭＣによる電圧および／または電流測定のための潜在的な場所を表す。いくつかの実施形態では、バッテリモジュール内の複数のノード電圧および／または電流は、ＣＭＣによって測定される。図３Ａ〜３Ｄに示す例示的なバッテリモジュールのバッテリセルの構成の各々は、単一のセルのみを含むバッテリモジュールに比べて増加したバッテリエネルギー出力を提供する。各バッテリセル構成は、商業的に生産されたＣＭＣおよびその構成要素の動作電圧範囲に適し互換性のある電圧範囲をさらに有する。バッテリセルは、例えば、リチウムポリマー化学を有し得る。
【００６１】
様々な実施形態において、同じバッテリモジュールに関連付けられたＣＭＣおよび無線通信トランシーバ（ＷＣＴ）は、同じ回路基板上に同じ場所に配置され、単一の半導体基板（例えば、シングルチップソリューション）上に同じ場所に配置され、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）モジュール、マイクロモジュール、システムインパッケージ、または他の同様のシステムなどのハイブリッドモジュールにパッケージングされる。いくつかの実施形態では、各ＣＭＣおよび／またはＷＣＴの動作に給電するための電力は、ＣＭＣによって監視および／または制御されている１つ以上のバッテリセルから取られる。例えば、ＣＭＣおよびＷＣＴは、それらが監視しているバッテリモジュールの端子間からの電力によって給電されてもよい。代わりに、ＣＭＣおよびＷＣＴは、別個の電力バスを通して、周囲エネルギーのエネルギーハーベスティング（熱、振動、ＲＦ、ＥＭＩまたは他の電力の収穫）を通して、または専用の電源（例えば、コイン型セルバッテリ）を通して、電力供給することができる。
【００６２】
図１Ｃは、図１ＡのＣＭＣ１０８または１１０の１つとして機能し得るセル測定回路（ＣＭＣ）１８０の例を示す。ＣＭＣ１８０は、プロセッサ１８１、メモリ１８２（例えば、揮発性メモリおよび／または不揮発性メモリ）、および任意選択でクロック１８４を含むことができる。メモリ１８２は、本明細書を通して説明される様々な様態でＣＭＣ１８０の動作を制御するためのアプリケーションプログラムおよび命令を格納し、プロセッサ１８１は、メモリ１８２に格納されたアプリケーションプログラムおよび命令を実行するように構成されている。クロック１８４（例えば、周波数規準）は、プロセッサ１８１による動作のタイミングを制御するために使用される。いくつかの例では、クロック１８４は、関連付けられたＷＣＴと共有され、そのような例では、クロックは、ＣＭＣ１８０または関連付けられたＷＣＴ（例えば、クロック１７６）に位置付けられてもよい。
【００６３】
いくつかの実施形態では、特定の機能要素は、ＷＣＴ（例えば、１７０）とＣＭＣ（例えば、１８０）との間で共有される。例えば、同じプロセッサがＷＣＴと対応するＣＭＣの両方の動作を制御してもよく、例えば、ＣＭＣが測定データをメモリに格納することを可能にし、無線通信リンクにわたって送信するためにＷＣＴが測定データをメモリから取り出すことを可能にするように、メモリをＷＣＴとＣＭＣとの間で共有することができる。他の機能ブロック、例えば、乗算器、クロック、レジスタ、バス、メモリは、ＣＭＣと対応するＷＣＴとの間で共有することができる。
【００６４】
図１Ｃに示すように、ＣＭＣ１８０は、関連付けられたバッテリモジュールのノード間の電圧または関連付けられたバッテリモジュールを流れる電流を測定するために使用される回路を含み得る、測定回路１８６をさらに含む。ある特定の実施形態では、測定回路１８６は、追加的にまたは代替的に、回路構成要素のインピーダンスまたはリアクタンスを測定するために使用され得る。測定回路１８６は、プロセッサに通信可能に連結され、プロセッサがそこから測定データを取得することを可能にし、様々な実施例において、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）が、測定回路のアナログ測定値をプロセッサ１８１に提供されるデジタル出力に変換するために使用される。測定回路１８６は、プロセッサ１８１の制御下で機能することができ、いくつかの例では、プロセッサ１８１から受信したトリガ信号に応答して測定を行い得る。
【００６５】
図１Ｄ〜１Ｈは、異なるセル測定回路で使用され得る測定回路１８６の様々な実装を示す。図１Ｄ〜１Ｈに示される測定回路は例示的であり、他の測定回路も本開示の原理に従って使用することができる。
【００６６】
図１Ｄにおいて、例示的な測定回路は、バッテリモジュール（例えば、図１Ａのバッテリモジュール１０４または１０６）の２つのノード１９１と１９２との間に連結された、逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）、デルタシグマＡＤＣ、フラッシュＡＤＣ、または他のシングルエンドＡＤＣなどのＡＤＣを含む。ＡＤＣは、バッテリモジュールの上側および下側端子間に、あるいは、代わりに、バッテリモジュールの内部ノード間に連結されてもよい。測定回路は、ＡＤＣに提供される電圧基準１９３を含む。動作において、ＡＤＣは、その入力端子１９１および１９２における電圧をサンプリングし、基準１９３に対して電圧を変換し、デジタル信号１９４（例えば、マルチビットデジタル信号）を出力する。デジタル信号１９４は、関連付けられたＷＣＴ１７０への通信のためにＣＭＣ１８０のプロセッサ１８１に提供されるか、あるいは関連付けられたＷＣＴ１７０に直接通信される。様々な実施形態において、規準１９３は、ＡＤＣの内部にあってもよいし、分離した構成要素（図示のように）であってもよい。
【００６７】
図１Ｅにおいて、例示的な測定回路は、バッテリモジュールの電流経路に位置付けされた抵抗要素（例えば、図示のように、抵抗器１９５、または寄生的な配線抵抗または他の抵抗要素）にわたる電圧を測定する。例えば、抵抗要素は、（図示のように）バッテリモジュールに直列接続されてもよく、またはバッテリモジュールの内部の電流経路に位置付けされてもよい。ＡＤＣは、ＳＡＲＡＤＣ、デルタシグマＡＤＣ、フラッシュＡＤＣ、などであってもよく、抵抗要素の端子にわたる電圧をサンプリングし、基準（ＡＤＣ内部の、または図１Ｄに示すようにその外部の）と組み合わせて、デジタル出力測定値を提供する。デジタル出力測定値は、抵抗要素を流れる電流の振幅を示し、関連付けられたＷＣＴ１７０に通信される。
【００６８】
図１Ｆは、ＳＡＲＡＤＣ、デルタシグマＡＤＣ、フラッシュＡＤＣなどのような、差動終端ＡＤＣがバッテリモジュール間に連結された例示的な測定回路を示す。いくつかの実施形態では、基準（例えば、１９３）がさらに提供される。ＡＤＣは、その入力端子の電圧をサンプリングし、電圧をデジタル値に変換する。デジタル測定値は、ＷＣＴ（例えば、１７０）に通信される。
【００６９】
図１Ｇは、シングルエンドまたは差動ＡＤＣが使用されているさらなる例示的な測定回路を示す。ＡＤＣは、例示的目的で、抵抗器およびコンデンサを含むローパスフィルタとして示されているフィルタを通して、関連付けられたバッテリモジュールに連結されている。他のフィルタを代替的に使用することができる。こうして、ＡＤＣは、バッテリモジュール内の信号のフィルタされたバージョンをその入力に受信する。ＡＤＣは、その入力端子の電圧をサンプリングし、その電圧をデジタル測定値信号に変換し、そのデジタル測定値をＷＣＴ（例えば、１７０）に通信する。いくつかの実施形態では、フィルタによって提供される信号調整は、ローパスフィルタリングを与え（図示のように）、他の実施形態では、アンチエイリアシングフィルタ機能、ＲＭＳ（自乗平均）検出、ハイパスフィルタリング、閾値処理、または他の適切な信号調整を提供するために、代替フィルタ回路を使用することができる。いくつかの実施形態では、信号調整は能動デバイスを含み、一方他の実施形態（例示的目的のために、図１Ｇに示されるものなど）では、受動デバイスのみが使用される。
【００７０】
図１Ｈにおいて、例示的な測定回路は、バッテリモジュールと、バラクタ１９６のキャパシタンスに応答する周波数を有する発振器１９７との間に連結されたバラクタ１９６（例えば、可変コンデンサ）を含む。バリアクタ１９６のコンデンサは、バッテリモジュールにわたる電圧に応答する。カウンタは、発振器１９７に連結され、例えば、ネットワーククロック（または他の時間基準）に接続されたタイマを使用して、既知の長さの時間中に発生する発振器出力信号のサイクル数を計数する。カウンタによる計数出力は、ＷＣＴ（例えば、１７０）に提供され、バッテリモジュールに関連付けられた電圧を示す。
【００７１】
バッテリモジュールのＷＣＴ１１２、１１４とバッテリシステムコントローラ１６０との間の通信は、無線で行われる。バッテリシステムコントローラ１６０は、バッテリシステムコントローラ１６０に連結されたＷＣＴ１５０を含み、それを通してＣＭＣからの情報が受信される。使用される無線通信様式に応じて、ＷＣＴ１５０は、アンテナ、フォトダイオード、音響トランスデューサ、または他の受信または送信要素を有してもよい。ＷＣＴ１５０の受信／送信要素は、バッテリシステムハウジング内に位置付けられてもよく、または受信／送信要素は、バッテリシステムハウジングの外側に位置付けされてもよく、バッテリシステムハウジングの非理想的な絶縁特性（例えば、ＲＦ漏れ、音響カップリング、など）を使用して、ハウジングの内側に位置する他のＷＣＴ（例えば、ＷＣＴ１１２、１１４）と通信し得る。バッテリシステムコントローラ１６０は、プロセッサ、メモリ、および不揮発性メモリを含み、バッテリシステム１００の充電、放電、負荷平衡、冷却、または安全性機能を制御するためにＣＭＣ１０８、１１０から受信した情報を処理する。
【００７２】
いくつかの実施形態では、バッテリハウジングの内側のＷＣＴ間の通信のためのメッシュネットワークの使用は、バッテリハウジング内の時間および空間的に変化するＲＦ伝搬特性を補償することによって信頼できる通信を提供する。これに関して、バッテリシステムハウジングなどの封入環境における通信は、外部ＥＭ放射およびマルチパス伝搬からの部分的なシールドを含めて、多くの他の通信システムとの違いを有する。ＷＣＴが共通のバッテリシステムハウジングなどのＲＦ不透過性容器内に封入されているとき、ＷＣＴの部分的なシールドが生じる。部分的なシールドは、無線通信上の偽装や盗聴などの外部干渉に対していくらかの抵抗を提供する。しかしながら、ハウジングによって提供されるシールドの品質は、ＲＦ信号の周波数、ならびにどの程度ハウジングがファラデーケージに近似するかに依存する。この点で、バルクヘッドコネクタのための開口を含むハウジング内の任意の開口は、無線信号がハウジングの内外に伝播する経路を可能にする。２つのＷＣＴが互いに通信できなければならない任意の無線通信リンクに対して、シールドが一般的に考慮される。いくつかの実施形態では、ＷＣＴは、近距離場電磁（ＥＭ）伝搬領域内で通信が発生する乱雑な環境において改善された伝搬特性を有し、同時に金属物体を通してより良好な伝搬特性を有する低周波数磁気通信を使用する。他の実施形態では、ＷＣＴは、工業用、科学用、および医療用無線帯域（ＩＳＭ帯域）またはバッテリハウジングの寸法よりも短い波長を有する無線周波数を使用する。
【００７３】
ＷＣＴがより高い周波数のＲＦ信号を使用する実装では、ＲＦ信号が遠距離場領域内のバッテリシステムハウジングの内部を伝搬するように、バッテリシステムハウジングは、送信された信号をハウジングの内壁を何度も反射する、無線周波数ミラーとして作用することができる。反射は、マルチパスフェージングならびに符号間干渉（ＩＳＩ）を引き起こす可能性がる。マルチパスフェージングは、反射された信号間の弱めあう干渉のために、受信されたＲＦ電力がゼロまたはゼロに近くなるバッテリシステムハウジング内のいくつかの場所をもたらす。これらの場所では、特定の通信リンクが、達成できない、信頼性がない、または品質が低いことがある。そのような状況では、ヌルの場所は、ハウジングの幾何学的形状および送信される特定の周波数に依存するので、マルチパスヌルを回避するには、異なるチャネルの選択でしばしば十分である。しかしながら、バッテリシステムハウジングの機械的寸法は、温度および振動で（ならびに容器の何か他の変形で）変化するので、１つの場所で１つの瞬間に動作するチャネルであっても、その１つの場所で時間内のすべての場合に動作することを保証するものではない。このため、いくつかの実施形態では、ＷＣＴは、チャネルホッピングを使用して、マルチパスフェージングに対するロバスト性を提供し、かつ時変チャネルインパルス応答挙動を計算に入れる。いくつかの実施形態では、チャネルホッピングは、サービス品質（ＱＯＳ）メトリックによって定義される要求レートより速いレートで行われ、そのため特定のチャネルが信頼できない場合、ＱＯＳメトリックによって定義された応答時間期間の終わりに達する前に、１つ以上他のチャネル上で送信を試みるのに十分な量の時間が残っている。例えば、ＱＯＳメトリックは、バッテリシステムコントローラ１６０が各ＣＭＣ（または各バッテリモジュールアセンブリ）から少なくとも５秒ごとに１回、電圧および／または温度状態を受信するという要件を含み得る。この例では、ＱＯＳメトリックが満たされていることを保証するために、オーバープロビジョニングを使用して、５秒の時間期間内に複数のデータ送信機会（異なるチャネルまたは周波数での送信機会を含む）が提供されることを保証し、たとえば、１秒ごとに各ＣＭＣからバッテリシステムコントローラ１６０に更新された測定データを提供することによって行われる。いくつかの実施形態では、バッテリハウジングの内部を、ＲＦ吸収性塗料、発泡体、または任意の他の適切な材料で塗装して、ハウジングに入射するＲＦエネルギーの一部を吸収し、それによりマルチパス伝搬の量を最小にする。いくつかの実施形態では、空間的多様性を使用して、情報のメッシュルーティングを可能にすることによってハウジング内のＲＦ伝搬の不足を補償し、ハウジング内の他のＷＣＴを通して所望の行き先に複数の異なる経路を提供する。
【００７４】
いくつかの実施形態では、バッテリシステムハウジング内のマルチパス伝搬は、符号間干渉（ＩＳＩ）を引き起こす特性を有する。例えば、マルチパスチャネルインパルス応答の時間広がりがＲＦ信号のビット周期のオーダーである（またはそれを超える）ため、ＩＳＩが発生し得る。ＩＳＩの影響を減衰させるために、ｉ）ハウジングの内側にＲＦ吸収材料で塗装するか、さもなければ塗布すること、ｉｉ）より低いデータレートで通信すること、ｉｉｉ）非理想チャネル応答を補償するために無線リンク内に等化器を使用すること、および／または、ｉｖ）例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、あるいは超広帯域通信技術のような、ＩＳＩの影響を受けにくい変調技術を使用すること、を含めて様々な手段を取り得る。
【００７５】
バッテリシステム内のバッテリモジュールの位置の判定：
【００７６】
上述のように、バッテリシステム１００は、端子１０１と１０２との間に直列スタック内に接続された多数のバッテリモジュールを含むことができる。次に、各バッテリモジュール１０４、１０６は、バテンモジュールの電圧、電流、または他の特性を測定し、無線で送信するように構成された関連付けられたＣＭＣ１０８、１１０およびＷＣＴ１１２、１１４に接続され、いくつかの例では、ＷＣＴおよびＣＭＣは、バッテリシステムコントローラから測定または制御コマンドを無線で受信し、受信したコマンドに従ってＣＭＣまたは関連付けられたバッテリモジュールの動作を制御するようにさらに構成されてもよい。両方の事例において、端子１０１と１０２との間の直列スタック内の所与のバッテリモジュール（またはバッテリモジュールに関連付けられたＣＭＣまたはＷＣＴ）の位置を知ることが望ましい場合がある。例えば、位置情報は、バッテリシステムの障害の識別または診断において、またはバッテリシステムの一部のシャットダウン動作において使用され得る。
【００７７】
端子１０１と１０２との間の直列スタック内の各バッテリモジュールの位置を判定し、各判定されたバッテリモジュールに関連付けられたＣＭＣとＷＣＴを識別するためには、かなりの努力が必要とされることがある。例えば、かかる判定を手動で行うために、各バッテリモジュール、ＣＭＣ、およびＷＣＴの目録作成は、バッテリシステム１００の製造および組立中に行われる必要があり、各ＣＭＣおよび／またはＷＣＴは、将来の参照のために目録作成中に記録される固有の識別子を必要とする。このため、直列スタック内のバッテリモジュールの相対位置を判定するためのより効率的なアプローチが、以下に説明するシステムおよび方法に従って提供される。
【００７８】
端子１０１と１０２との間の直列スタック内のバッテリモジュール１０８、１１０の相対位置を判定するための第１のアプローチに従って、ＣＭＣおよび／またはＷＣＴ間の正確な時間同期が提供される。特に、第１のＷＣＴ（例えば、１１２）は、ＷＣＴの内部クロックを高精度で同期させるために無線トランザクションを使用して第２のＷＣＴ（例えば、１１４）に同期される。例えば、第１および第２のＷＣＴは、互いに１００μｓ以内に同期され得、別の例では、ＷＣＴは、互いに１μｓ、１００ｎｓ、または１ｎｓ以内に同期され得る。一旦２つ以上のＷＣＴが正確に同期されると、同期されたクロックを使用して、改善された時間の感知を使用して追加の測定および／または制御を行うために関連付けられたＣＭＣをトリガすることができる。このようにして、２つ以上のバッテリモジュールは、それぞれのＣＭＣによって同期的に測定されたパラメータ（例えば、電圧、電流、またはその他）を有することができる。こうして、ＣＭＣは、それぞれの各バッテリモジュールを繰り返しかつ同期的にサンプリングするように構成することができる（例えば、ＡＤＣの使用を通してバッテリモジュールの出力電圧を感知する）。次に、同期的に取り込まれたサンプルは、ポストサンプリング分析が行われるバッテリシステムコントローラ１６０に無線で通信される。一例において、ポストサンプリング分析は、同期的に取り込まれたサンプル間の相互相関（または他の適切な信号処理動作）を計算して、サンプル間の測定におけるアーチファクトの発生の相対的なタイミングを判定することを含む。次いで、直列スタック内のバッテリモジュールの順序は、判定された相対タイミング情報に基づいて判定することができる。具体的には、２つの異なるＣＭＣからのサンプルにおけるアーチファクトのタイミングの遅延は、直列スタック内の関連付けられたバッテリモジュール間の距離と共に増加する。このように、バッテリモジュールの相対近接度は、異なるバッテリモジュールからのサンプルにおけるアーチファクトのタイミングにおける相対近接度に従って判定することができる。雑音にもかかわらず、相対位置判定の精度を向上させるために、かつサンプリングオシロスコープと同様の様式でタイミングの分解能を向上させるために、非常に多数のサンプルを取ることができる。さらに、ＡＤＣサンプリングスイッチが高速かつ良好に動作すると仮定すると、ＡＤＣによって測定された電圧は、比較的簡単な様態で、十分に１ｎｓ未満の時間内に同期し得る。本明細書で使用されるアーチファクトは、バッテリモジュールの直列スタックを通って伝搬する電圧の変化、電流の変化、または他の測定されたパラメータの変化を指すことに留意されたい。アーチファクトは、例えば、端子１０１および１０２にわたって印加された負荷の突然の変化、または端子１０１および１０２にわたって印加された電力の突然の変化（例えば、バッテリシステム１００に充電電力を供給する充電器によって印加された電力信号の変化）に応答して発生し得る。
【００７９】
上述の様々な方法に従って、バッテリモジュールの直列スタック内のバッテリモジュールの相対的な電気的位置は、第１のバッテリモジュールの第１のパラメータを測定するステップあって、前記第１のパラメータは、バッテリモジュールの直列スタック内の位置に敏感である、ステップと、前記第１のパラメータを第１の受信機に無線送信するステップを行うことによって判定することができる。第２のバッテリモジュールの第２のパラメータが測定され、第２のパラメータは、バッテリモジュールの直列スタック内の位置に敏感である。第２のパラメータは、第２の受信機に無線送信される。第１および第２の受信パラメータは、直列スタック内の相対モジュール位置の判定を提供するために処理される。いくつかの例では、第１および第２のパラメータの測定値は、複数の同期ＡＤＣサンプルの測定値、シャーシに対するコモンモード電圧を示す値の測定値を含む第１および第２のパラメータの各々の測定値、少なくとも一部がバッテリ導体を通して伝導される信号の受信信号強度を示す値の測定値を含む第１および第２のパラメータの各々の測定値、を含み、第１および第２の受信機は同じ受信機であり、および／または、第１および第２の受信機はメッシュネットワークの一部であって第１および第２の受信機のうちの少なくとも１つは受信したメッセージを第３の受信機に中継する。
【００８０】
上記の技術は、バッテリシステム１００内のバッテリモジュールの直列スタック内のバッテリモジュールの相対的な順序または位置を判定するために使用することができる。しかしながら、より一般的には、同様の方法を使用して、並列（例えば、図３Ａに示す構成または図３Ｂおよび３Ｄに示す構成のうちの１つ）のバッテリモジュールの位置を判定することができる。これに関して、互いに並列に連結されたモジュールは、ほぼ同時に測定アーチファクトを示し得る。個々のＣＭＣによって提供される制御機能を使用して、異なる並列分岐内のバッテリモジュールの場所を判定することができる。詳細には、制御機能を使用して、ＣＭＣに、対応するバッテリモジュールを切断させ、バッテリモジュールまたはそのバッテリセルをバイパスさせ、またはバッテリモジュールまたはセル上の装填を調整させることができる。制御機能をオンとオフ（例えば、対応するバッテリモジュールまたはセルの切断）との間の測定値差を使用して、バッテリモジュールまたはセルがバッテリシステム内のどこに位置付けされているかを判定することができる。例えば、１つの並列分岐が制御コマンドを使用して電気的に切断される場合、その分岐内のすべてのモジュールまたはセルは、アーチファクトに対して正常な応答を提示しないであろう。同じ技術は、直列のモジュールまたはセルの場所を判定することもできる。例えば、モジュールまたはセルが制御コマンド機能を使用してバイパスされる場合、そのモジュールまたはセルはアーチファクトに対して正常な応答を提示しないであろう。
【００８１】
異なるＷＣＴにおけるローカルクロック間の正確なタイミング同期を提供するために、２つの（またはそれより多い）ＷＣＴ間で双方向メッセージトランザクションを使用することができる。特に、タイミング情報は、データビットの送信を送信機上のローカルクロックと同期させ、同期点でクロックの値を格納または送信することによって送り得る。タイミング情報は、ｉ）回復されていないデータ上で動作するクロック回復ループ内の信号を平均化することであって、前記信号は、受信時間のメトリックを提供するために受信されたデータビットの位相を表す、平均化すること、またはｉｉ）デローテーション情報を使用せずに可能であるよりもより正確な量のパケットの受信時間の推定値を提供するために、ベースバンド信号を処理するために使用されるデータ回復システムからのＩ／Ｑコンスタレーションデローテーション情報（すなわち、位相、周波数、またはそれらの組み合わせ）を使用すること、あるいは、ｉｉｉ）受信時間を測定する任意の他の適切な手段、の１つ以上によって到着時刻を推定することによって受信し得る。
【００８２】
例えば、２つのＷＣＴＮ１およびＮ２が、ｄＦの相対的（時間保持）周波数差を有すると仮定する（例えば、２つのＷＣＴのクロックはｄＦだけ周波数が異なる）。いくつかの実施形態では、時間保持に使用されるクロックは、無線受信、送信、またはその両方で使用されるローカル発振器の基準を提供するためにも使用される。２つのノードが同じ場所に配置された（すなわち、ノード間に伝搬時間遅延はなかった）場合、ｄＦ＊ｔＴの時間誤差を見ることが予想され、ここでｔＴはその間に周波数差が時間誤差に積分される有効時間期間の長さであり、パケット長とパケットトランザクション間の時間の関数である。初めに、パケットはＷＣＴ  Ｎ２からＷＣＴ  Ｎ１に送信され、各パケットは、出発のタイムスタンプ（Ｎ２のローカルクロックに従って）および受信のタイムスタンプ（Ｎ１のローカルクロックに従って）で送信される。次に、パケットがＷＣＴ  Ｎ１からＷＣＴ  Ｎ２へ送信されるように、反対のメッセージング方向が使用され、各パケットは、出発のタイムスタンプ（Ｎ１のローカルクロックに従って）および受信のタイムスタンプ（Ｎ２のローカルクロックに従って）で送信される。ここでの役割は逆転されているので、周波数差によって生じるタイミング誤差は−ｄＦ＊ｔＴに符号を切り替える。このため、反対方向の測定値の平均はゼロであり、ＷＣＴ間のゼロ距離を示す。しかしながら、デバイスが空間的に分離される場合、両方の方向に関連付けられた伝搬時間があり、キャンセルされない。このため、伝搬時間は、サンプルの平均を計算することによってこれらの２つのトランザクションから測定することができる。次に、判定された伝搬時間を使用して、ＲＦ信号伝搬時間を補償することによって一方または両方のＷＣＴにおける時間のローカル感知（すなわちクロック）を同期させるために２つのＷＣＴのクロックの相対タイミングを調整する。このようにして、ＷＣＴ  Ｎ１およびＮ２のクロックは、異なる場所にあるにもかかわらず、マルチパス環境にあるにもかかわらず、より良好な同期がもたらされる。
【００８３】
例えば、図４に示すように、第１のパケットＰ１は、時間ｔＰ１＿ｔＣ１（Ｐ１：パケット１、ｔ：送信、Ｃ１：ノードＮ１のクロックＣ１によるタイムスタンプ）にＷＣＴ  Ｎ１からＷＣＴ  Ｎ２に送信される。第１のパケットは、時間ｔＰ１＿ｒＣ２（Ｐ１：パケット１、ｒ：受信、Ｃ２：ノードＮ２のクロックＣ２によるタイムスタンプ）にＷＣＴ  Ｎ２で受信される。同様に、第２のパケットＰ１が送信および受信され、タイムスタンプｔＰ２＿ｔＣ１およびｔＰ２＿ｒＣ２と関連付けられる。逆方向では、第３および第４のパケットが、ＷＣＴ  Ｎ２から送信されて、ＷＣＴ  Ｎ１で受信され、関連付けられたタイムスタンプｔＰ３＿ｔＣ２、ｔＰ３＿ｒＣ１、ｔＰ４＿ｔＣ２、およびｔＰ４＿ｒＣ１を有する。伝搬時間（ｐｔ）は、すべてのパケットｘについてサンプル時間：ｐｔ＝平均（ｔＰＸ＿ｒＣ？−ｔＰＸ＿ｔＣ？）の間の差を平均化することによって判定され、等しい数のパケットが両方向（Ｎ１−＞Ｎ２、およびＮ２−＞Ｎ１）に送信されている。表記Ｃ？は、各パケットについて受信タイムスタンプから送信タイムスタンプを減算することによって、どのクロック（Ｃ１、Ｃ２）がタイムスタンプを作成するために使用されたかにかかわらず、平均計算が行われることを示すことを留意されたい。一旦伝搬時間（ｐｔ）が分かり、ｔＰ１＿ｒＣ２−ｔＰ１＿ｔＣ１≠ｐｔであれば、クロックＣ１およびＣ２は誤整列されている。このため、クロックのうちの１つは、クロックに同期をもたらすために（ｔＰ１＿ｒＣ２−ｔＰ１＿ｔＣ１−ｐｔ）に等しい量だけ調整することができる。このように、上記および図４に詳述されているクロックの同期化は、バッテリシステム１００内のすべてのＷＣＴの間で、対で、周期的に繰り返すことができ、クロックが時間の経過と共に同期していることを確実にする。
【００８４】
ここで、マルチパスフェージングやＩＳＩなどのチャネル障害と戦うことを助ける技術は、一般に、これらの技術が純粋な伝搬時間遅延に対して透過的であるため、改善されたタイミングの解決を提供しないことに留意されたい。時間遅延は、単純にこれらの技術を使用するだけで観測できない。いくつかの実施形態では、必要とされる同期精度はより低く、単純なパケット受信時間測定で十分であるため、ラウンドトリップ測定は行われない。いくつかの実施形態では、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８，９５３，５８１号に開示されているように、周波数追跡ループ、位相追跡ループ、またはそれらの組み合わせを使用して、１つのＷＣＴのクロックが、測定されたタイミングおよび／または周波数偏差に応答して別のＷＣＴのクロックの時間保持特性を追跡するようにさせる。様々な実施形態において、パケットの受信時間、パケットの送信時間、またはパケットの受信と送信との間のターンアラウンドタイム（例えば、ローカルクロックまたはカウンタによって測定されるような）を含むタイミング情報は、ＲＦ伝搬の時間を測定するために使用されるパケットに含まれ、いくつかの実施形態では、別個のパケットが測定結果を含んで送信され、いくつかの実施形態では、１つ以上のこれらの情報がローカルに格納される。
【００８５】
前述のアプローチを使用して、異なるＷＣＴのクロック間の相対的な周波数およびタイミングを正確に同期させることができる。同期が確立されると、クロックを使用して、ＷＣＴに関連付けられたＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールを同期的にサンプリングさせることができる。これに関して、一般に、クロック同期動作に対してサンプルが取られる時間が近いほど、タイミング誤差が累積する時間が短くなる。例えば、いくつかの実施形態では、ＷＣＴのトランシーバのローカル発振器として機能するために、各ＷＣＴにおいて５ＧＨｚのクロックが利用可能である。水晶発振器によって発生されたローカル周波数規準に位相ロックされたこのローカル発振器を使用して、各ＣＭＣは、ＡＤＣサンプル信号を発生して、関連付けられたバッテリモジュールにわたる電圧差（またはバッテリモジュールの動作電流を搬送する導体を流れる電流）を同期的にサンプリングすることができる。いくつかの実施形態では、ＡＤＣとＲＦシンセサイザとは、同じ集積回路上に位置付けされ、正確なタイミング情報を維持する低電力手段を提供する。電流はスタックを通して光の速度よりも幾分遅く移動し、電流を直接測定することができる正確に同期化されたＡＤＣまたはバッテリ電圧などの電流に関連付けられたメトリックを使用して電流の伝搬が測定されるので、バッテリモジュールの各々において同期的に複数のサンプリング動作を行い、相互相関するか、さもなければ異なるバッテリモジュールで得られた測定値を比較することによって、システムは、どのバッテリモジュールがスタック内で最初か（例えば、端子１０１または１０２のうちの１つに接続されているか）を判定し、かつスタック内の残りのバッテリモジュールの順序を判定することができる。
【００８６】
ＡＤＣサンプル動作が時間内に正確に同期されている限り、各ＣＭＣにおいて行われる実際の変換のタイミングの違いはあまり重要ではないことに留意されたい。さらに、ＡＤＣ群遅延の不一致が、対象の信号の伝搬遅延として現れる可能性があるので、スタック内の様々なバッテリモジュールアセンブリ間の高帯域幅ＡＤＣサンプリングフロントエンド（または少なくともよく一致していること）が有益である。様々なＡＤＣ（任意の前置ＡＤＣオペアンプ／フィルタ等を含めて）間の群遅延ばらつきが無視できない場合、これはタイミング誤差に直接的に加わる。この誤差は、既知の試験信号をＡＤＣ入力に同期的に注入し、サンプリング遅延を測定し、および最終測定においてこの誤差を補償することによって、特定のＡＤＣに局所的な群遅延を判定することによって訂正され得る。このように収集されたタイミング情報、またはタイミング情報の処理されたバージョンは、ＷＣＴ内でローカルに使用されるか、または無線通信を使用してバッテリコントローラに利用可能にされる。
【００８７】
端子１０１および１０２間の直列スタックにおけるバッテリモジュール１０８、１１０の相対位置を判定するための第２のアプローチによれば、バッテリモジュールのスタック内の各バッテリモジュールの位置は、電界センサを使用して判定される。例えば、電界（Ｅ−フィールド）センサを使用することができる。これらの状況では、電界センサは、共通ノード（例えば、バッテリシステム内のすべてのモジュールに共通のシャーシ接地）とＣＭＣにローカルなノードとの間の電界強度を感知する。例えば、電圧係数を有するコンデンサ、高電圧バラクタ、電界制御可能な抵抗器（例えば、誘電体によって分離された拡散抵抗器の上に設置された金属電極）、または寄生フィールドトランジスタなどの、電圧係数を有する電気構成要素は、電界に敏感である。関連するパラメータ（例えば、バラクタまたはコンデンサのキャパシタンス、可変抵抗器またはフィールドトランジスタの抵抗またはコンダクタンス）が測定される。
【００８８】
例えば、図５Ａおよび５Ｂに例示的に示されるように、非ゼロ電圧係数を有する電気回路構成要素は、コンデンサ５０５、抵抗器５５５、または他のインピーダンスまたはリアクタンス要素であってもよい。非ゼロ電圧係数を有する回路構成要素は、回路構成要素のインピーダンスまたはリアクタンスが回路構成要素にわたる電圧で変化することを示す。電圧係数を有する電気構成要素５０５／５５５の関連するパラメータ（例えば、インピーダンスまたはリアクタンス）は、電圧利得を設定する要素を使用するように構成されたオペアンプ回路を使用して測定することができる。図５Ａおよび５Ｂに示されるように、演算増幅器（オペアンプ）５０１および５５１は、コンデンサ５０３および５０５のキャパシタンスの比（図５Ａ）、抵抗器５５３および５５５の抵抗の比、または、より一般的には電気構成要素（そのうちの１つは電圧係数を有する）のインピーダンスおよび／またはリアクタンスの比に従って決定される利得を有するような構成で接続される。このため、利得は、デバイス５０５および５５５のキャパシタンス、抵抗、インピーダンス、および／またはリアクタンスの値によって変化し、それ自体は、デバイス５０５および５５５にわたる電圧に従って決定される。測定目的のために、既知の入力電圧の刺激が信号源Ｖｓｔｉｍによって印加され、オペアンプ回路の利得が測定される。利得はＡＤＣによって測定され、ＷＣＴによってバッテリシステムコントローラ１６０に送信され、電気構成要素の電圧係数に従ってコモンモード電位を計算するためにバッテリシステムコントローラ１６０内で使用される。具体的には、パラメータは、バッテリモジュールとコモンモード（例えば、シャーシ）との間のコモンモード電圧に対して敏感であるため、スタック内のバッテリモジュールの順序は、ＣＭＣの各々からそれらの関連付けられたＷＣＴを介してバッテリシステムコントローラ１６０で受信された報告されたパラメータ測定値に基づいて判定することができる。具体的には、バッテリシステムコントローラ１６０は、例えば、昇順の推定電圧のリストをソートすることによって、異なるＣＭＣから受信したパラメータ測定値を比較することができる。ソートされたリストは、端子１０１および１０２間の直列スタック内のＣＭＣ（および関連付けられたバッテリモジュール）の順序を示す。
【００８９】
図５Ａおよび５Ｂに示されるように、電気構成要素５０５／５５５は、ＣＭＣに接続された１つの端子とバッテリシステム１００のすべてのモジュールに共通のシャーシまたは接地に接続された別の端子とを有する。そのようにして、電気構成要素５０５／５５５は、劣化または損傷なしにバッテリシステム１００の動作電圧に等しい電圧を維持することができる構成要素である。図５Ａおよび５Ｂは、ＣＭＣのいくつかの構成要素のみを示し、ＣＭＣは一般に、図面に示されない追加の構成要素を含むことに留意されたい。
【００９０】
第３のアプローチによれば、バッテリモジュールのスタック内のバッテリモジュールの位置は、バッテリシステム導体を通るＲＦ減衰の測定値を使用して判定される。例えば、一実施形態において、１つのバッテリモジュールの下側電源（Ｖｓｓ）端子は、スタック内の隣接する別のバッテリモジュールの上側電源（ＶＤＤ）端子に接続される。第１のＣＭＣでは、（例えば、ＩＳＭ帯域内の）ＲＦプローブ信号は、その上側電源（ＶＤＤ）端子にＡＣ連結され、一方第２のＣＭＣでは、ＲＦ受信機が下側電源（Ｖｓｓ）端子にＡＣ連結されている。１つ以上のバッテリセルを通るＲＦプローブ信号の伝搬が損失を被るので、ＲＦプローブ信号が印加された点から遠く離れた（例えば、直列スタック内で電気的に遠く離れた）バッテリモジュールのＲＦ受信機は、ＲＦプローブ信号が印加される点に電気的により近いバッテリモジュールのＲＦ受信機よりもより少ない電力を有する受信信号強度（ＲＳＳ）を報告する。このため、各ＣＭＣは、関連付けられたバッテリモジュールで測定されたＲＦプローブ信号のＲＳＳをバッテリシステムコントローラ１６０に報告することができる。具体的には、測定されたＲＳＳデータは、ＷＣＴを介してバッテリシステムコントローラ１６０に無線で報告され、バッテリモジュールの相対位置が、すべてのＲＳＳ測定値を順序付けることによってバッテリシステムコントローラ１６０で判定される。これに関して、バッテリモジュールのスタック内のバッテリモジュールの位置順序は、各バッテリモジュールについて受信したＲＳＳ測定値の順序に従って判定される。
【００９１】
いくつかの実施形態では、バランまたは変圧器を使用して、ＶＤＤとＰＣＢ上の金属板または連結された導体に関連して「ｒｆ接地」ノードとして機能するＣＭＣに局所的な他の接地平面との間にＲＦ信号を連結する。別の実施形態では、各ＣＭＣのＶＳＳ端子とローカルバッテリモジュールＶＳＳとの間に抵抗またはチョークを設置して、ＶＤＤ／金属板のＲＦ経路を、抵抗器／チョークを通るＶＤＤ／ＶＳＳへの優先インピーダンスにしてもよい。いくつかの実施形態では、ＣＭＣに別個のトランシーバを提供するのとは対照的に、ＷＣＴのＲＦトランシーバをＲＳＳ測定に使用する。
【００９２】
異なるバッテリモジュールでの同期測定；
【００９３】
上記の方法を使用して、バッテリシステム１００の異なるＷＣＴまたはＣＭＣのクロックを高精度に同期させることができる。同期されたクロックは、各々のＣＭＣによって同期サンプリングを行うために使用できる。特に、バッテリシステム１００によって行われる電圧測定、電流測定、または測定動作は、第１および第２のＷＣＴをタイミング誤差（例えば、１００μｓ）以内に同期させるステップと、第１のＷＣＴによって示される第１の時間に第１のバッテリモジュールの第１の測定をするステップと、第２のＷＣＴによって示される第２の時間に第２のバッテリモジュールの第２の測定をするステップと、を行うためにＷＣＴによって利用可能にされた同期タイミング情報を活用することができ、ここで第１および第２の時間はタイミング誤差以内に同期している。第１および第２の測定値は、バッテリシステムコントローラのトランシーバに無線で送信され、一旦バッテリシステムコントローラにおいて受信されると、バッテリシステムコントローラは、第１および第２の測定値を処理する。測定値は、複数の無線通信トランシーバから受信され、複数のＣＭＣによって同期的に測定された電圧または電流測定値間の数学的関係に従って、バッテリモジュールの充電の相対状態を判定するように処理することができる。測定値は、複数の無線通信トランシーバから受信され、複数のＣＭＣによって同期的に測定された電圧または電流測定値間の数学的関係に従って、複数のバッテリモジュールの障害状態を判定するように処理することができる。
【００９４】
様々な実施例によれば、同期測定は、バッテリモジュールまたはバッテリセル電圧、バッテリモジュールまたはバッテリセル電流、バッテリモジュールまたはバッテリセルの温度、などについて各々行われる。測定は、測定と無線送信との間でさらに処理することができる。測定値は、メッシュネットワークにわたってバッテリシステムコントローラに無線で送信することができ、かかるネットワークでは、第１および第２のバッテリモジュールのうちの１つに関連付けられた少なくとも１つの無線通信トランシーバは、メッセージがネットワークにわたってバッテリシステムコントローラに送信されるとき、バッテリモジュールのうちの他の１つのトランシーバから受信したメッセージを中継し得る。
【００９５】
いくつかの実装では、バッテリモジュールの直列スタック内のバッテリモジュールの位置は、バッテリシステムの製造時に記録される必要はない。代わりに、直列スタック内の場所が判定され、この情報が後の使用のために格納されてもよい。場所情報は、ＷＣＴのＭＡＣＩＤまたは各バッテリモジュールに関連付けられたＣＭＣの識別子などの、固有のシリアル番号と関連付けて格納されてもよく、かつバッテリシステムコントローラによって後で使用するために格納されてもよい。いくつかの実施形態では、ＷＣＴ間のタイミング同期を使用して、複数の異なるＣＭＣ内でＡＤＣサンプリング測定を同期的に行う。よりゆっくりとした帯域幅信号をサンプリングするために、あまり厳しくないタイミングの感知を使用することができる（例えば、１０ｎｓ〜１０マイクロ秒間の同期）ことに留意されたい。例えば、バッテリスタックに動作可能に接続されたインバータは、１０ｋＨｚの動作周波数を有してもよい。１００μｓのインバータ期間中、バッテリを通る電流プロファイルは実質的に変化し得る。バッテリスタック内のすべてのバッテリモジュールのＡＤＣ電圧のサンプリングを同期させることによって、事実上同じ電流レベルで、すべての電圧が同時に測定されるので、セル容量をより正確に比較することができる。
【００９６】
すべてのバッテリモジュールの同期サンプリングは、サンプル測定値が非同期の場合とは対照的である。そのような場合、ＣＭＣは、電流が変化するときにいつサンプルが測定されるか応じて、高電圧または低電圧をサンプリングしてもよい。電流の変化の結果として、電流変動とは無関係の平均電圧レベルを判定するために、より多くのサンプルが非同期サンプリングの場合に一般的に必要とされる。すべてのバッテリモジュールを同期的にサンプリングすることによって、バッテリ電圧測定に必要なサンプルがより少なくなる。このため、より速い電力管理制御ループおよびより低いエネルギー消費と共に、バッテリコントローラ状態情報のより迅速な更新を提供することができる。
【００９７】
いくつかの実施形態では、インバータが、バッテリシステムの端子１０１および１０２に接続され、バッテリシステムによって出力される直流（ＤＣ）電力の可変交流（ＡＣ）電力への変換を提供する。ＡＣ電力は、例えば、牽引モータ制御用に、または家庭用または産業用グリッドタイに電力を供給するために使用することができる。インバータは、周期的または準周期的様式で動作し、ＣＭＣによるバッテリモジュールのパラメータのサンプリングは、バッテリシステム全体またはその一部にわたってパラメータの同期サンプリングのための所望の時間を示すインバータモジュールから提供される信号のような、外部信号に同期される。
【００９８】
いくつかの実施形態では、バッテリシステムのバッテリモジュールスタックを通って流れるＤＣまたはＡＣ電流は、バッテリシステムの外側または内側にある第１の場所で、バッテリ導体の制御されたまたは既知の抵抗にわたる電圧降下、ホール効果センサ、誘導ピックオフ（例えば、ロゴスキーコイル）、または任意の他の適切な電流測定技術を使用して測定される。ＷＣＴによって提供される時間同期は、バッテリシステムの様々なバッテリモジュールにおける電流測定と同期的にバッテリ電圧のサンプリングを可能にする。バッテリモジュールスタックを流れる電流とバッテリシステムにわたる電圧を同時に測定すると、バッテリシステムの瞬時インピーダンスを算出することができる。Ｚ（ｋ）＝Ｖ（ｋ）／Ｉ（ｋ）。この様式で追加の抵抗測定値を収集することによって、フーリエ分解（例えば、ＤＦＴ、ＦＦＴなど）を行って、インピーダンス対周波数プロットとしてプロットすることができる周波数依存バッテリインピーダンスを引き起こし得る。いくつかのバッテリ化学作用（例えば、リチウムイオン）について、バッテリ電圧の直接測定は、バッテリセル（複数可）の平坦な放電特性のために、バッテリ状態の予測が悪く、これらおよび他の場合において、電池インピーダンス（例えば、内部抵抗および内部リアクタンス）の周波数依存推定を有することは、バッテリ容量の改善された利用、改善された寿命、および改善された安全を可能にする、充電状態への実質的に良好な洞察を提供する。
【００９９】
いくつかの実施形態では、ＣＭＣにおける測定データの局所的処理が、ＷＣＴを介してバッテリシステムコントローラにデータを無線で送信する前に行われる。例えば、ローカルにまたは電池コントローラに無線で送信する使用のために平均、最大、最小、または自乗平均（ＲＭＳ）、閾値化などの計算を含めて、様々な統計値が取集され、ローカルで処理されてもよい。一例において、局部的に計算された値を使用して、ＣＭＣが、例えば、バッテリシステムコントローラとの関与を必要とすることなくバッテリセルをバイパスするようにバイパススイッチを動かすことによってローカルに検出された温度または電圧障害に作用することを可能にすることができる。
【０１００】
いくつかの実施形態では、上記のようなＷＣＴの同期によって補正されたローカルクロックによって判定される時間の感知のような、バッテリモジュールアセンブリ（例えば、１１６）内の時間のローカル感知が、バッテリモジュールのＣＭＣによって行われる測定値をタイムスタンプするために（例えば、電圧または電流測定値をタイムスタンプするために）使用される。対応するタイムスタンプは、バッテリモジュールアセンブリの外側および／またはバッテリシステムの外側で作られたサンプルに適用されてもよい。例えば、バッテリシステムの端子１０１および１０２を通る電流流量は、バッテリシステムまたはそのハウジングの外側に位置付けされた電流測定回路によって測定することができる。このようにして、ＣＭＣはすべてバッテリシステムコントローラと時間同期されるので、情報がバッテリコントローラに到着する順序が逐次的でなくても（例えば、ＷＣＴとバッテリシステムコントローラとの間の異なる無線通信経路間の可変遅延のために、サンプルが順不同で受信される場合）、電圧または電流測定値サンプルの各々と関連付けられたタイムスタンプを使用して同期サンプルを識別し処理し得る。
【０１０１】
いくつかの実施形態では、ＷＣＴからのメッセージは、メッセージの優先度を示すために優先フィールドで送信される。バッテリ電圧障害などの有害な安全性の意味を有するメッセージは、低い時間重要度を有する長期監視メッセージと比較して、メッセージを送信したＣＭＣまたはＷＣＴによって優先度をより高く割り当てられてもよい。メッシュネットワークにおいて、メッセージにより高い優先度が割り当てられるとき、メッセージは、受信ＷＣＴによって受信されると識別され、残りの帯域幅および送信される任意の追加のメッセージの優先度によって判定される優先度で、トポロジー的によりバッテリコントローラに向けて再送信するようにスケジューリングされる。
【０１０２】
いくつかの実施形態では、ＷＣＴまたはＣＭＣへのソフトウェアまたはファームウェアの更新は、展開バージョンのソフトウェアまたはファームウェアの不足に対処するため、あるいは既存のハードウェアを使用して新しいまたは改善された機能を提供するために使用することができる。ソフトウェア更新は、バッテリシステムコントローラ１６０に通信可能に連結されたＷＣＴを使用して、バッテリシステム内のＷＣＴにソフトウェア更新を無線で送信するバッテリシステムコントローラ１６０に提供される。新しいソフトウェアの完全で検証されたイメージ（例えば、巡回冗長検査（ＣＲＣ）、メッセージ完全性チェック（ＭＩＣ）、または他の認証技術を使用して検証された）を受信すると、各ＷＣＴはバッテリシステムコントローラに確認応答を送信する。バッテリシステムコントローラが、すべてのＷＣＴがソフトウェア更新を受信して検証したと判定したとき、更新は、ＷＣＴおよび／またはＣＭＣの不揮発性メモリ内のデータを更新することによって、すべてのＷＣＴおよび／またはＣＭＣに同時に適用される。ソフトウェア更新を適用する前に、各ＷＣＴからの確認応答を使用してソフトウェア更新の受信を確認することによって、バッテリモジュールアセンブリの一部がアップグレードされ、一部に遺産的コードを残す状況が回避される。これは、異なるバージョンのソフトウェアが互いに互換性がないことがあり得るために有益である。
【０１０３】
いくつかの実施形態では、バッテリセルまたはバッテリモジュールはＣＭＣによって監視され、バッテリセルまたはバッテリモジュールに残っているエネルギー量または代替的には充電量は、測定されたバッテリパラメータ（電流、電圧、温度）およびバッテリのひな形を使用して推定される。モジュールまたはセル内のエネルギー量の測定は、バッテリシステム内のセル中で電力をより均一に消費するようにバッテリモジュールとバッテリセルのネットワークを再構成するためにスイッチを使用してバッテリシステム内のセル負荷を変化させることによって不一致を補償するようにバッテリを調整し得るので有用である。そのような不一致補償は、バッテリシステムコントローラに送信される報告情報を用いて（ＷＣＴまたはＣＭＣのプロセッサを使用して）ローカルに行なわれてもよく、あるいはバッテリ負荷の平準化に関する決定が、ＣＭＣからバッテリシステムコントローラに送信された測定データを有するバッテリシステムコントローラ自体によって行なわれてもよく、処理はバッテリシステムコントローラで行われ、結果の制御信号はバッテリシステム内の適切なＷＣＴおよび／またはＣＭＣに無線で送られる。
【０１０４】
障害状態がＣＭＣおよび／またはＷＣＴによって検出される場合、ＣＭＣおよび／またはＷＣＴは自律的にアクションを取り得る。障害状態は、ＣＭＣまたはＷＣＴに関連付けられたバッテリモジュール内で、別のバッテリモジュールまたはバッテリシステムで、またはＣＭＣおよび／またはＷＣＴ（例えば、パラメータを測定することができない）で発生する障害を示してもよい。アクションは、ＣＭＣおよび／またはＷＣＴ内にローカルに含まれるアルゴリズムに基づいて、バッテリシステムコントローラからの承認または指図を受信することなく、ＣＭＣおよび／またはＷＣＴによって自律的に取ることができ、障害状態の前に決定される。自律的アクションに続いて、ＷＣＴは、障害の種類、取られたアクション、およびタイミングを含む任意の他の適切な情報を含むメッセージをバッテリシステムコントローラに送信する。例えば、ＣＭＣが、損傷したセルバッテリを示す測定パラメータ（例えば、温度、電圧、電流、など）を介して状態を検出する場合、ＣＭＣは自律的にスイッチをトリガして問題のあるバッテリセルをバッテリモジュールから電気的に取り外し、欠陥セルの周りにバッテリ導体を再配線することができる。このような障害状態を検出するために使用することができる事象は、突然の予期せぬ電圧変化、セル温度の急激な上昇、または規定された許容パラメータ値空間外の電圧または温度測定値を含む。いくつかの実施形態では、バッテリモジュールによって提供される電力が動作に不十分である事象では、補助電源がＷＣＴのために利用可能である。様々な実施形態において、コインセルバッテリが使用され、補助バッテリが使用され、隣接するバッテリモジュールへの接続が使用され、スーパーコンデンサが使用され、あるいはエネルギー収穫器（例えば、ピエゾ／振動または熱エネルギー収穫器、誘導コイルピックオフ、など）が使用される。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、故障状態は、ＷＣＴが所定の予想された時間量または時間期間内にバッテリシステムコントローラに情報を報告しないときに発生する。この場合、時間期間中にＷＣＴからデータが受信されなかったときに障害が表明され、壊れた通信リンクの両側でアクションをもたらす。一実施形態において、障害を引き起こしたＷＣＴに関連付けられたバッテリモジュールは、スイッチを使用してバッテリモジュールをバイパスする安全モードに置かれる。同時に、バッテリシステムコントローラは、通信の失敗に留意し、ＷＣＴのＭＡＣＩＤまたはバッテリモジュールスタック内のＷＣＴの場所などの、問題のあるＷＣＴの識別子を記録するアクションを行う。障害が継続する場合、または同じＷＣＴに関連付けられた２番目の障害が続いた場合は、バッテリシステムコントローラは、バッテリシステムに修理がなされ得るように、安全モードに入る。
【０１０６】
各ＷＣＴおよび／またはＣＭＣは、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）ＩＤまたはシリアル番号などの、製造された集積バッテリ回路の（例えば、自動化された試験装置またはＡＴＥによる）最終テストでプログラムされた固有の識別子を含み得る。固有の番号は、品質管理のための追跡、発明者の追跡、有効なＯＥＭコンポーネントのみが使用されていることの立証（例えば、偽造部品に対する保護の一部として）、再製造されたユニットの履歴の維持、暗号化を超えて追加セキュリティを提供するためのアクセス制御リストのサポートの提供、を含む様々な理由で有益であり得る。このような固有の識別子は、バッテリモジュールがバッテリシステムの一部を形成するとき、またはそれがバッテリシステムから取り外される場合、バッテリモジュール（または関連付けられたＣＭＣまたはＷＣＴ）を一意的に識別するために使用することができる。固有の識別子は、盗聴、偽装、または他の悪意のある攻撃を避けるために、暗号化された通信を使用して照会されるとき無線で通信される。いくつかの実施形態では、固有の識別子は、所望のＭＡＣＩＤをＷＣＴまたはＣＭＣに通信し、次いでこの情報をＷＣＴまたはＣＭＣに関連付けられた不揮発性メモリにコミットすることによって、バッテリモジュールまたはバッテリシステムの製造者による最終テストの後に確実に割り当てられる。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、ＷＣＴは、在庫管理システムの一部として使用され得る。複数のバッテリモジュールは、在庫管理システムに接続された第２のＷＣＴを有する場所に配置される。在庫管理システムに接続された第２のＷＣＴは、バッテリモジュールのＷＣＴを確実に識別して接続し、モジュール履歴、固有の識別子、充電状態、過電圧および不足電圧履歴、極端な温度、などをダウンロードすることができる。在庫管理システムは、各ＷＣＴについてＣＭＣによって報告された充電状態を照会し、ＣＭＣがバッテリモジュールを充電する必要があると判定したとき（一部のバッテリは、特定の充電レベルでの長期にわたる格納によって損なわれている可能性があるため）、警告をオペレータに送る。いくつかの実施形態では、第２のＷＣＴを使用して、在庫管理プロセスの一部としてソフトウェア更新をＷＣＴまたはＣＭＣに移送し得る。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、ＷＣＴは、ＷＣＴが１つを超えるネットワークに接合することを可能にするセキュリティクレデンシャルを有する。セキュリティクレデンシャルは、２つ以上のネットワークの各々に接合することを可能にするために、少なくとも２つのネットワーク識別子（ＩＤ）、固有のデバイス識別子（例えば、ＭＡＣＩＤ）および接合キーを含む。セキュリティクレデンシャルは、ＷＣＴが以前に割り当てられたバッテリシステムコントローラと通信するためのクレデンシャル、ならびに少なくとも１つの在庫ネットワークのためのクレデンシャルを含む。在庫ネットワークは、製造場所、保管場所、再製造場所、サービスセンター、または複数のバッテリシステムが存在する場所において、無線でバッテリモジュールまたはバッテリシステムに確実にアクセスする能力から利益を得る任意の他の状況に位置決めされたネットワークであってもよい。バッテリモジュールに関連付けられた第１のＷＣＴは、クレデンシャルを有して接合し得る利用可能なネットワークを検索する。割り当てられたバッテリシステムコントローラに対応するネットワークＩＤが見つからないが、在庫ネットワークＩＤが見つかる場合、ＷＣＴは在庫ネットワークに接合する。バッテリシステムコントローラネットワークのみが見つかる場合、ＷＣＴはバッテリシステムコントローラネットワークにのみ接合する。バッテリシステムおよび在庫ネットワークの両方が見つかった場合、ＷＣＴは、ＷＣＴのローカル制御か、または、いくつかの実施形態では、バッテリシステムコントローラ内に位置決めされたネットワークのためのネットワークマネージャのいずれかによって決定されるように、ネットワークのいずれかまたは両方に接合する。在庫ネットワークに接合するとき、またはその後に、ＷＣＴは、充電状態、温度、ＭＡＣＩＤ、および／または任意の他の適切なデータを含み得る状態データを送る。在庫ネットワークへの通信は、電力を節約するために在庫中（例えば、２４時間）に長い間隔で発生するようにスケジューリングされてもよい。いくつかの実施形態では、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１６／０３４５３１７号に記載されているように、「点滅」モードを使用してデータをまれに送ってもよい。この実施形態において、データを送るＷＣＴは、データを送りたいネットワークからの通信に注意を向け、セキュリティキーを使用して送るそのデータを暗号化し、同じネットワーク内の別のＷＣＴにデータを送り、リンク層確認応答を受信し、そして、次のデータパケットを送る必要があるまでスリープ状態に戻る。このような報告技術は、在庫管理アプリケーションなどのように、データを頻繁に報告する必要がない状況において、実質的に低減された電力消費と低減された無線交信とを提供する。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、バッテリシステム内の各ＷＣＴには、バッテリシステムコントローラに関連付けられたネットワークＩＤが無線で割り当てられる。バッテリシステムコントローラは、隣接ネットワークがコントローラのネットワークに接合するか、盗聴するのを防ぐ固有のＭＡＣＩＤを有する。製造中には、共通のネットワークＩＤが複数のバッテリシステムにわたってすべてのＷＣＴにプログラムされる。次に、バッテリモジュールおよび関連するＷＣＴが割り当てられるバッテリシステムコントローラに、固有のネットワークＩＤが提供され、それは固有の番号のリストから発生されてもよく、あるいは、例えば、ネットワークマネージャのＭＡＣＩＤの下位８バイトによって設定されてもよい。次に、バッテリシステムコントローラの固有ネットワークＩＤが、共通ネットワークＩＤを使用してバッテリシステム内の他のＷＣＴに無線通信される。ＷＣＴがすべて、割り当てられる新しいネットワークＩＤを受信した確認を受信すると、新しいネットワークＩＤは、各ＷＣＴにローカルに格納された不揮発性メモリにコミットされる。次いで、ネットワークは、新しい固有ネットワークＩＤを使用してリセットされ、リフォームされる。ネットワークマネージャと非ターゲットバッテリアセンブリとの間の通信を防止するために、瞬時的バッテリシステムおよびそのハウジングへの無線信号の伝搬距離を制限するための低減された通信電力、バッテリシステムまたはそのハウジング上のＭＡＣＩＤを示すバーコードの光学走査によって識別され得る、ネットワークマネージャが通信するターゲットＷＣＴ  ＭＡＣＩＤのリストを含むアクセス制御リスト、を含む様々な技術を使用し得る。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、ＷＣＴは、ネットワークを通してバッテリシステムコントローラ１６０への他の潜在的な経路を継続的に探索する。ＷＣＴはまた、または代替的に、経路品質メトリックを継続的に探索することもできる。ＷＣＴは、他の潜在的な経路情報および／または経路品質メトリック情報をローカルに格納し、ネットワークマネージャに情報を送り、バッテリシステムコントローラまたはバッテリシステムコントローラに接続されたＷＣＴに向けて、よりトポロジー的にその情報を送る。経路品質メトリックは、通信リンクのロバスト性のメトリックであり、受信信号強度（ＲＳＳＩ）、リンク品質インジケータ、経路安定性（例えば、確認された送信パケットの割合）、または信号対雑音比（ＳＮＲ）を示してもよい。いずれかのノード間の経路が破損した事象では、既に検出された経路を迅速に割り当てて、ローカルにまたはネットワークマネージャによってのいずれかで破損した経路を置き換えることができる。加えて、継続した経路品質の最適化を通して、新たに発見された経路を試すことができ、すでに使用されているものよりも優れた品質であることが証明された場合、ローカルにまたはネットワークマネージャによってのいずれかでスワップアウトすることができる。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、無線通信は、各通信のための時間およびチャネル（例えば、周波数チャネル）を含むスケジュール（例えば、フレーム）に従って行われる。いくつかの実施形態では、無線通信は、少なくとも１つが活性状態と非活性状態との間で調整可能である第１のスケジュールおよび第２のスケジュールに従って行われる。非活性状態では、スケジュール情報はＷＣＴによって維持されるが、通信には使用されない。非活性スケジュールが活性化されると、追加の帯域幅と無線通信リンクが利用可能になる。このような二重スケジュール通信の利点は、スケジュールはすでにローカルに格納されており、単に活性化を待っているだけなので、新しいスケジュールを伝搬することなく、または既存のスケジュール（時間、通信帯域幅、および電力を取る）を調整することなく、ネットワーク帯域幅を迅速に調整してスループットを増加させるか、待ち時間を短縮することを可能にし得ることである。スケジュールは、製造時、初期ネットワーク形成時、経時的に、またはネットワークマネージャによるネットワークグルーミング／構成プロセスの一部として、ＷＣＴに伝播される。一実施形態において、第１のフレームはＷＣＴがネットワーク内にとどまるのに必要な最小数のスロットを有し、第１のフレームは常に活性であり、第２のフレームは、高頻度および／または低待ち時間データ報告の流れを可能にするために必要とされるより大きい数の通信スロットを含む。第２のフレームは、例えば、バッテリが能動的に使用されているとき、第２のフレームが活性化されるべきであることを示すネットワークマネージャからの無線コマンドの伝搬によって、異なるネットワーク通信特性（例えば、帯域幅、待ち時間、信頼性、など）が要望されるとすぐに活性化される。ネットワーク通信特性が再び変化してより低い通信要件を必要とする場合、第２フレームは非活性化され、エネルギーを節約し、無線交信を低減する。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、追加のシステム帯域幅または信頼性を提供するために複数のアクセスポイントが使用される。二重アクセスポイント（ＡＰ）システムは、（例えば、図２に示すように）バッテリシステムコントローラに情報を提供する２つのＷＣＴを有し、各ＷＣＴは別個の場所を有するＡＰとして機能し、それにより空間的多様性を提供する。そのようなシステムは、バッテリシステムコントローラまたはネットワークマネージャと、バッテリシステム内のＣＭＣに関連付けられたＷＣＴとの間の改善された無線接続性を提供する。単一のＡＰネットワークも使用することができる。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、バッテリシステムのバッテリモジュール内のＷＣＴは、互いの無線通信範囲内のバッテリシステム（例えば、駐車場内で互いに隣接して駐車された２台の自動車のバッテリシステム）が、ＷＣＴを通して非正規バッテリシステムまたはバッテリシステムコントローラに無線接続されないように、固有のネットワークＩＤ、接合キー、パスワード、または他のセキュリティクレデンシャルを有する。
【０１１４】
いくつかの実施形態では、ＷＣＴまたはＣＭＣに関連付けられた不揮発性メモリが、較正パラメータ（例えば、ＡＤＣのためのスケールファクタ補正、基準温度係数、または周波数基準較正）、識別（例えば、ハードウェアまたはソフトウェアのバージョン番号）、製造日、再製造日、最終メンテナンス日、または他の適切な日付または時間、または、どのようにセルが充電されるか（時間／容量の％）、どのようにセルが放電されるか（放電の％深度）、充電中に許容される最高温度、レベリングアルゴリズムを適用するための閾値）、ハードウェア構成パラメータ（例えば、バッテリモジュール内のセルの構成を示す一片のデータ（例えば、図３Ａ〜図３Ｄと同様のトポロジー）、を含む、動作空間内の所望の動作点を示すミッションプロファイル、を格納するために使用される。そのようなパラメータのローカル記憶装置は、ＷＣＴおよびＣＭＣによって必要とされる情報の一部が、ローカルに格納され、バッテリシステムコントローラからの送信なしで使用するために直ちに利用可能であるので、無線通信に対して低減された通信要件を提供し得る。
【０１１５】
特に断りのない限り、本明細書に記載されているすべての測定値、値、定格、位置、大きさ、サイズ、および他の仕様は、以下の特許請求の範囲を含めて、概算であり正確ではない。それらは、関係する機能と、および関連する従来技術において慣習的なものと一致する合理的な範囲を有することが意図されている。
【０１１６】
保護の範囲は、以下に続く特許請求の範囲によってのみ制限される。その範囲は、本明細書およびこれに続く訴追履歴に照らして解釈され、すべての構造的および機能的等価物を包含する場合に、特許請求の範囲で使用される言語の通常の意味と一致する程度に広義であることが意図され、そう解釈されるべきである。それにもかかわらず、請求項のいずれも、特許法第１０１条、１０２条、または１０３条の要件を満たすことができない主題を包含することは意図されておらず、そのように解釈されるべきでもない。そのような主題のあらゆる意図されない包含は、これにより否定される。
【０１１７】
直上に述べた場合を除き、述べられ、または図示されたものは、特許請求の範囲に記載されているかどうかにかかわらず、いかなる構成要素、ステップ、特徴、目的、利益、利点、もしくは同等物を公に献呈させることを意図しておらず、そう解釈されるべきではない。
【０１１８】
本明細書で使用される用語および表現は、特定の意味が他の点で本明細書に記載されている場合を除いて、それらの対応するそれぞれの照会および研究分野に関する用語および表現に一致する通常の意味を有することが理解されるであろう。第１および第２などの関係用語は、そのような実体またはアクション間の実際のそのような関係または順序を必ずしも要求または暗示するものではなく、ある実体またはアクションを別のものから区別するためにのみ使用され得る。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、またはそれらの任意の他の変形は、要素のリストを含むプロセス、方法、物品、または装置が、それらの要素だけを含むものではなく、明示的に列挙されていないか、またはかかるプロセス、方法、物品、または装置に固有の他の要素を含み得るように、非排他的な包含を網羅することを意図している。「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」に続く要素は、さらなる制約なしに、その要素を含むプロセス、方法、物品、または装置における追加の同一要素の存在を排除しない。
【０１１９】
開示の要約は、読者が技術的開示の性質を迅速に確認することを可能にするために提供される。要約書は、請求項の範囲または意味を解釈または限定するために使用されないことを理解して提出されている。加えて、前述の詳細な説明では、本開示を合理化する目的のために、様々な特徴が様々な実施形態においてともにグループ化されていることを見て取ることができる。開示の本方法は、請求された実施形態が、各請求項で明確に列記されたものよりも多くの特徴を必要とする意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、本発明の主題は、単一の開示された実施形態のすべての特徴よりも少ないものである。このように、以下の特許請求の範囲は、ここに詳細な説明に組み込まれ、各請求項はそれ自体が別個に請求された主題として主張される。
【０１２０】
前述のものは，最良のモードおよび／または他の例であると考えられるものを説明したが、様々な改変がその中で行われてもよく、本明細書に開示された主題は、様々な形態および例で実施されてもよく、その教示は多数の用途に適用されてもよいことが理解され、そのうちのいくつかのみが本明細書に記載されている。以下の特許請求の範囲によって、本教示の本来の範囲内に入る任意のおよびすべての用途、改変および変形を請求することが意図される。
【図１Ａ】
2019527528.tif 000003
【図１Ｂ】
2019527528.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2019527528.tif 000013
【図３Ｃ】
2019527528.tif 000014
【図３Ｄ】
2019527528.tif 000015
【図４】
2019527528.tif 000016
【図５Ａ】
2019527528.tif 000017
【図５Ｂ】
2019527528.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月7日(2019.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の端子を各々含む複数のバッテリモジュールを有するバッテリシステムを監視するためのバッテリシステムモニタであって、前記バッテリモジュールの端子は、前記バッテリモジュールが、前記バッテリシステムの第１および第２の端子間で互いに直列に連結されるように相互接続され、前記バッテリシステムモニタは、
関連付けられたバッテリモジュールの一対の端子の電圧または一対の端子を通る電流を測定するように各々構成された複数のセル測定回路（ＣＭＣ）と、
前記複数のＣＭＣのうちの異なるＣＭＣと各々関連付けられ、前記関連付けられたＣＭＣの電圧または電流測定値情報を無線通信リンクにわたって送信するように構成された複数の無線通信トランシーバと、
前記複数の無線通信トランシーバから前記電圧または電流測定値情報を受信するように構成されたコントローラと、を備え、複数の無線通信トランシーバからの電圧または電流測定情報に基づいて動作を実行する、バッテリシステムモニタ。
【請求項２】
前記複数のＣＭＣの各々および前記複数の無線通信トランシーバの各々は、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子のうちの少なくとも１つから電気的に絶縁されている、請求項１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項３】
前記動作は、前記複数の無線通信トランシーバから受信した測定値に基づいて、前記バッテリシステムの前記第１および前記第２の端子間の前記直列接続における前記ＣＭＣに関連付けられた前記バッテリモジュールの相対位置を判定することである、請求項１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項４】
前記コントローラは、前記複数の無線通信トランシーバから受信される前記電圧または電流測定値情報に基づいて、バッテリシステムの障害を判定するように、かつ前記動作は、前記バッテリシステムの障害を判定すると、前記バッテリシステムの動作をシャットダウンさせるように構成されている、請求項１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項５】
前記コントローラは、
第１の無線通信トランシーバから受信した時系列の電圧または電流測定値におけるアーチファクトを識別するステップと、
第２の無線通信トランシーバから受信した時系列の電圧または電流測定値における前記アーチファクトを識別するステップと、
前記第１および第２の無線通信トランシーバから受信した前記時系列の電圧または電流測定値における前記識別されたアーチファクトの発生のタイミングを比較するステップと、
前記時系列の前記識別されたアーチファクトの発生の前記比較されたタイミングに基づいて、前記第１および第２の無線通信トランシーバに関連付けられた前記ＣＭＣに関連付けられた前記バッテリモジュールの前記直列連結における前記相対位置を判定するステップと、を行うことによって、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子間の前記直列連結における前記ＣＭＣに関連付けられた前記バッテリモジュールの前記相対位置を判定する、請求項３に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項６】
前記アーチファクトは、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子に印加される信号または負荷の変化に起因する前記時系列の電圧または電流測定値の突然の変化であり、
前記判定することは、前記アーチファクトがより早く発生するＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールは、前記アーチファクトが後で発生するＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールと比較して、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子のうちの１つにより近接して位置付けされていると判定することを含む、請求項５に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項７】
前記アーチファクトは、前記直列接続のバッテリモジュールに印加される信号または負荷に起因する前記時系列の電圧または電流測定値の突然の変化であり、
前記判定することは、前記アーチファクトがより早く発生するＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールは、前記アーチファクトが後で発生するＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールと比較して、前記信号または負荷が前記直列接続のバッテリモジュールに印加される位置により近接して位置付けされていると判定することを含む、請求項５に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項８】
各無線通信トランシーバまたはＣＭＣは、クロックを有し、
各無線通信トランシーバは、そのクロックまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを、別の無線通信トランシーバ、別のＣＭＣ、または前記コントローラのクロックと同期させるように動作し、
前記複数のＣＭＣの各ＣＭＣは、前記同期されたクロックに従って判定されたサンプル時間に、前記複数のＣＭＣの他のＣＭＣによって行われる測定と同期的に、前記それぞれのバッテリモジュールの前記電圧または電流を測定するように構成されている、請求項１に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項９】
各無線通信トランシーバは、
前記無線通信トランシーバと別の無線通信トランシーバとの間で送信されるパケットの伝搬時間を測定するステップと、
前記測定された伝搬時間が、前記無線通信トランシーバと前記他の無線通信トランシーバとの間で送信されるパケットの送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの間の差に等しいかどうかを判定するステップと、前記測定された伝搬時間が、前記タイムスタンプ間の前記差に等しくない場合、前記無線通信トランシーバの前記クロックを調整するステップと、を行うことによって、そのクロックまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを同期させるように動作する、請求項８に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項１０】
前記無線通信トランシーバと前記他の無線通信トランシーバとの間で送信されるパケットの前記伝搬時間を測定することは、
前記他の無線通信トランシーバから前記無線通信トランシーバに送信される第２のパケットの送信タイムスタンプおよび受信タイムスタンプを記録することと、
前記第１および第２のパケットの各々の前記送信タイムスタンプと前記受信タイムスタンプとの間の差の平均として前記伝搬時間を計算することと、を含む、請求項９に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項１１】
前記動作は、前記複数の無線通信トランシーバから受信され、前記複数のＣＭＣによって同期的に測定された前記電圧または電流測定値間の関係に従って、前記複数のバッテリモジュールの充電の相対状態または前記複数のバッテリモジュールの故障状態を判定するように構成されている、請求項８に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項１２】
各無線通信トランシーバは、
前記無線通信トランシーバから前記他の無線通信トランシーバに送信された第１のパケットの送信の時間を示す送信タイムスタンプを記録するステップと、
前記他の無線通信トランシーバでの前記第１のパケットの受信の時間を示す受信タイムスタンプを、前記他の無線通信トランシーバから受信するステップと、
前記第１のパケットに関連付けられた前記送信タイムスタンプと前記受信タイムスタンプとの間の差に従って、前記無線通信トランシーバまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを調整するステップと、を行うことによって、そのクロックまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを同期させるように動作する、請求項８に記載のバッテリシステムモニタ。
【請求項１３】
バッテリシステムを監視するための方法であって、前記バッテリシステムは、前記バッテリシステムの第１および第２の端子間で互いに直列に連結された複数のバッテリモジュールと、前記複数のバッテリモジュールのバッテリモジュールに関連付けられた少なくとも１つの無線通信トランシーバと、を有し、前記方法は、
前記バッテリシステムのコントローラと前記複数のバッテリモジュールとの間に少なくとも１つの無線通信リンクを確立することと、
前記コントローラにおいて、前記少なくとも１つの無線通信リンクから、前記複数のバッテリモジュールの各々についての電圧または電流測定値情報を受信することと、
前記複数のバッテリモジュールの各々について受信された測定値情報に基づいて、前記コントローラによって前記バッテリシステム内の動作を実行することと、を含む、方法。
【請求項１４】
前記バッテリシステムに対する前記動作を実行することは、前記バッテリシステム内の前記バッテリモジュールの相対位置を判定することを含み、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子間の前記直列連結における前記バッテリモジュールの前記相対位置を判定することは、
バッテリモジュールについて受信された時系列の電圧または電流測定値におけるアーチファクトを識別することと、
第２のバッテリモジュールについて受信された時系列の電圧または電流測定値における前記アーチファクトを識別することと、
前記第１および第２のバッテリモジュールについて受信された前記時系列の電圧または電流測定値における前記識別されたアーチファクトの発生のタイミングを比較することと、
前記時系列における前記識別されたアーチファクトの発生の前記比較されたタイミングに基づいて、前記第１および第２のバッテリモジュールの前記直列連結における前記相対位置を判定することと、を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの無線通信リンクにわたる前記コントローラにおいて、前記複数のバッテリモジュールの各々についてのインピーダンスまたはリアクタンス測定値を受信すること、をさらに含み、各インピーダンスまたはリアクタンス測定値は、前記対応するバッテリモジュールに関連付けられたそれぞれの回路構成要素のインピーダンスまたはリアクタンスの大きさであり、前記それぞれの回路構成要素は、共通ノードと前記関連付けられたバッテリモジュールのノードとの間に連結されており、前記回路構成要素にわたる前記電圧で変化するインピーダンスまたはリアクタンスを有する、請求項１３に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
追加の利点および新規の特徴は、以下の説明に部分的に記載され、一部は、以下のおよび添付の図面の検討によって当業者には明らかになるであろうし、または実施例の生産または作動によって学ぶことができるであろう。本教示の利点は、下記の詳細な実施例に記載される方法論、手段および組み合わせの様々な態様の実践または使用によって実現され達成され得る。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
一対の端子を各々含む複数のバッテリモジュールを有するバッテリシステムを監視するためのバッテリシステムモニタであって、前記バッテリモジュールの端子は、前記バッテリモジュールが、前記バッテリシステムの第１および第２の端子間で互いに直列に連結されるように相互接続され、前記バッテリシステムモニタは、
関連付けられたバッテリモジュールの一対の端子の電圧または一対の端子を通る電流を測定するように各々構成された複数のセル測定回路（ＣＭＣ）と、
前記複数のＣＭＣのうちの異なるＣＭＣと各々関連付けられ、前記関連付けられたＣＭＣの電圧または電流測定値情報を無線通信リンクにわたって送信するように構成された複数の無線通信トランシーバと、
前記複数の無線通信トランシーバから前記電圧または電流測定値情報を受信するように構成されたコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記複数の無線通信トランシーバから受信した測定値に基づいて、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子間の前記直列連結における前記ＣＭＣに関連付けられた前記バッテリモジュールの相対位置を判定するように構成されている、バッテリシステムモニタ。
（項目２）
前記複数のＣＭＣの各々および前記複数の無線通信トランシーバの各々は、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子のうちの少なくとも１つから電気的に絶縁されている、項目１に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目３）
前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子にわたる前記バッテリシステムの動作電圧は、前記複数のＣＭＣのうちの少なくとも１つまたは前記複数の無線通信トランシーバのうちの１つの電圧定格を超える、項目２に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目４）
前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子にわたる前記バッテリシステムの動作電圧は、１００ボルトを超え、前記複数のＣＭＣのうちの少なくとも１つまたは前記複数の無線通信トランシーバのうちの１つの電圧定格は、２５ボルト以下である、項目３に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目５）
各バッテリモジュールは、前記バッテリモジュールの前記一対の端子間に直列または並列に連結された複数のバッテリセルを備える、項目１に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目６）
前記コントローラは、前記複数の無線通信トランシーバから受信される前記電圧または電流測定値情報に基づいて、バッテリシステムの障害を判定するように、かつ前記バッテリシステムの障害を判定すると、前記バッテリシステムの動作をシャットダウンさせるように構成されている、項目１に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目７）
前記コントローラは、
第１の無線通信トランシーバから受信した時系列の電圧または電流測定値におけるアーチファクトを識別するステップと、
第２の無線通信トランシーバから受信した時系列の電圧または電流測定値における前記アーチファクトを識別するステップと、
前記第１および第２の無線通信トランシーバから受信した前記時系列の電圧または電流測定値における前記識別されたアーチファクトの発生のタイミングを比較するステップと、
前記時系列の前記識別されたアーチファクトの発生の前記比較されたタイミングに基づいて、前記第１および第２の無線通信トランシーバに関連付けられた前記ＣＭＣに関連付けられた前記バッテリモジュールの前記直列連結における前記相対位置を判定するステップと、を行うことによって、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子間の前記直列連結における前記ＣＭＣに関連付けられた前記バッテリモジュールの前記相対位置を判定する、項目１に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目８）
前記アーチファクトは、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子に印加される信号または負荷の変化に起因する前記時系列の電圧または電流測定値の突然の変化であり、
前記判定することは、前記アーチファクトがより早く発生するＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールは、前記アーチファクトが後で発生するＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールと比較して、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子のうちの１つにより近接して位置付けされていると判定することを含む、項目７に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目９）
前記アーチファクトは、前記直列接続のバッテリモジュールに印加される信号または負荷に起因する前記時系列の電圧または電流測定値の突然の変化であり、
前記判定することは、前記アーチファクトがより早く発生するＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールは、前記アーチファクトが後で発生するＣＭＣに関連付けられたバッテリモジュールと比較して、前記信号または負荷が前記直列接続のバッテリモジュールに印加される位置により近接して位置付けされていると判定することを含む、項目７に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目１０）
各無線通信トランシーバまたはＣＭＣは、クロックを有し、
各無線通信トランシーバは、そのクロックまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを、別の無線通信トランシーバ、別のＣＭＣ、または前記コントローラのクロックと同期させるように動作し、
前記複数のＣＭＣの各ＣＭＣは、前記同期されたクロックに従って判定されたサンプル時間に、前記複数のＣＭＣの他のＣＭＣによって行われる測定と同期的に、前記それぞれのバッテリモジュールの前記電圧または電流を測定するように構成されている、項目１に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目１１）
各無線通信トランシーバは、前記無線通信リンクにわたって、そのクロックまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを、前記他の無線通信トランシーバ、前記他のＣＭＣ、または前記コントローラの前記クロックの１００ｎｓ以内に同期させるように動作する、項目１０に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目１２）
各無線通信トランシーバは、
前記無線通信トランシーバと別の無線通信トランシーバとの間で送信されるパケットの伝搬時間を測定するステップと、
前記測定された伝搬時間が、前記無線通信トランシーバと前記他の無線通信トランシーバとの間で送信されるパケットの送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの間の差に等しいかどうかを判定するステップと、前記測定された伝搬時間が、前記タイムスタンプ間の前記差に等しくない場合、前記無線通信トランシーバの前記クロックを調整するステップと、を行うことによって、そのクロックまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを同期させるように動作する、項目１０に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目１３）
前記無線通信トランシーバと前記他の無線通信トランシーバとの間で送信されるパケットの前記伝搬時間を測定することは、
前記他の無線通信トランシーバから前記無線通信トランシーバに送信される第２のパケットの送信タイムスタンプおよび受信タイムスタンプを記録することと、
前記第１および第２のパケットの各々の前記送信タイムスタンプと前記受信タイムスタンプとの間の差の平均として前記伝搬時間を計算することと、を含む、項目１２に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目１４）
各無線通信トランシーバは、前記無線通信リンクにわたって、そのクロックまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを、前記他の無線通信トランシーバ、前記他のＣＭＣ、または前記コントローラの前記クロックの１００μｓ以内に同期させるように動作する、項目１０に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目１５）
各無線通信トランシーバは、前記無線通信リンクにわたって、前記関連付けられたＣＭＣの前記電圧または電流測定値情報を、前記電圧または電流測定値のタイムスタンプとともに送信する、項目１０に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目１６）
前記コントローラは、前記複数の無線通信トランシーバから受信され、前記複数のＣＭＣによって同期的に測定された前記電圧または電流測定値間の関係に従って、前記複数のバッテリモジュールの充電の相対状態を判定するように構成されている、項目１０に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目１７）
前記コントローラは、前記複数の無線通信トランシーバから受信され、前記複数のＣＭＣによって同期的に測定された前記電圧または電流測定値間の関係に従って、前記複数のバッテリモジュールの障害状態を判定するように構成されている、項目１０に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目１８）
各無線通信トランシーバは、
前記無線通信トランシーバから前記他の無線通信トランシーバに送信された第１のパケットの送信の時間を示す送信タイムスタンプを記録するステップと、
前記他の無線通信トランシーバでの前記第１のパケットの受信の時間を示す受信タイムスタンプを、前記他の無線通信トランシーバから受信するステップと、
前記第１のパケットに関連付けられた前記送信タイムスタンプと前記受信タイムスタンプとの間の差に従って、前記無線通信トランシーバまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを調整するステップと、を行うことによって、そのクロックまたは前記関連付けられたＣＭＣの前記クロックを同期させるように動作する、項目１０に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目１９）
各無線通信トランシーバは、前記他の無線通信トランシーバ、前記他のＣＭＣ、または前記コントローラの前記クロックの時間保持特性を追跡するように動作可能な周波数追跡ループまたは位相追跡ループを含む、項目１０に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目２０）
各無線通信トランシーバは、前記バッテリシステムの他の無線通信トランシーバを認証するために使用される時変セキュリティパラメータを格納する、項目１０に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目２１）
複数の回路構成要素であって、前記複数のＣＭＣの異なるＣＭＣに各々関連付けられ、共通ノードと前記関連付けられたＣＭＣのノードとの間に各々連結され、前記回路構成要素にわたる前記電圧で変化するインピーダンスまたはリアクタンスを各々有する、複数の回路構成要素をさらに備え、
各ＣＭＣは、前記関連付けられた回路構成要素のインピーダンスまたはリアクタンスを測定するように構成され、各無線通信トランシーバは、前記無線通信リンクにわたって前記関連付けられたＣＭＣの前記インピーダンスまたはリアクタンス測定値を送信するように構成され、前記コントローラは、前記複数の無線通信トランシーバから受信した前記インピーダンスまたはリアクタンス測定値に基づいて、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子間の前記直列連結における前記ＣＭＣに関連付けられた前記バッテリモジュールの相対位置を判定するように構成されている、項目１に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目２２）
前記回路構成要素は、コンデンサであり、前記コンデンサにわたる電圧に応じて変化するキャパシタンスを各々有する、項目２１に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目２３）
各ＣＭＣは、
前記ＣＭＣに関連付けられた前記回路構成要素を備え、前記回路構成要素の前記インピーダンスまたはリアクタンスとともに変化する利得を有する、演算増幅回路と、
前記演算増幅回路の利得を測定するように構成されたアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）と、を備え、
各無線通信トランシーバは、前記無線通信リンクにわたって前記関連付けられたＡＤＣの前記利得測定値を送信するように構成されている、項目２１に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目２４）
前記コントローラは、前記ＣＭＣに関連付けられた前記バッテリモジュールが、前記複数の無線通信トランシーバから受信したインピーダンスまたはリアクタンス測定値が増加する順に、前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子間の前記直列連結において位置していると判定する、項目２１に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目２５）
各無線通信トランシーバは、前記バッテリシステムの他の無線通信トランシーバとの通信に必要な第１のセキュリティクレデンシャルと、在庫管理システムとの通信に必要な第２のセキュリティクレデンシャルとを格納する、項目１に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目２６）
各無線通信トランシーバは、前記無線通信リンクにわたって前記関連付けられたＣＭＣの前記電圧または電流測定値情報の前記送信に続いて、受信確認を受信するようにさらに構成され、前記受信確認が所定の時間期間内に受信されていないと判定すると、前記関連付けられたＣＭＣの前記電圧または電流測定値情報を再送信する、項目１に記載のバッテリシステムモニタ。
（項目２７）
バッテリシステムを監視するための方法であって、前記バッテリシステムは、前記バッテリシステムの第１および第２の端子間で互いに直列に連結された複数のバッテリモジュールと、前記複数のバッテリモジュールのバッテリモジュールに関連付けられた少なくとも１つの無線通信トランシーバと、を有し、前記方法は、
前記バッテリシステムのコントローラとの間に少なくとも１つの無線通信リンクを確立することと、
前記コントローラにおいて、前記少なくとも１つの無線通信リンクから、前記複数のバッテリモジュールの各々についての電圧または電流測定値情報を受信することと、
前記複数のバッテリモジュールの各々について受信された測定値情報に基づいて、前記バッテリシステム内の前記バッテリモジュールの相対位置を判定することと、を含む、方法。
（項目２８）
前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子間の前記直列連結における前記バッテリモジュールの前記相対位置を判定することは、
バッテリモジュールについて受信された時系列の電圧または電流測定値におけるアーチファクトを識別することと、
第２のバッテリモジュールについて受信された時系列の電圧または電流測定値における前記アーチファクトを識別することと、
前記第１および第２のバッテリモジュールについて受信された前記時系列の電圧または電流測定値における前記識別されたアーチファクトの発生のタイミングを比較することと、
前記時系列における前記識別されたアーチファクトの発生の前記比較されたタイミングに基づいて、前記第１および第２のバッテリモジュールの前記直列連結における前記相対位置を判定することと、を含む、項目２６に記載の方法。
（項目２９）
前記少なくとも１つの無線通信リンクにわたる前記コントローラにおいて、前記複数のバッテリモジュールの各々についてのインピーダンスまたはリアクタンス測定値を受信すること、をさらに含み、各インピーダンスまたはリアクタンス測定値は、前記対応するバッテリモジュールに関連付けられたそれぞれの回路構成要素のインピーダンスまたはリアクタンスの大きさであり、前記それぞれの回路構成要素は、共通ノードと前記関連付けられたバッテリモジュールのノードとの間に連結されており、前記回路構成要素にわたる前記電圧で変化するインピーダンスまたはリアクタンスを有し、
前記バッテリシステムの前記第１および第２の端子間の前記直列連結における前記バッテリモジュールの前記相対位置を判定することは、前記複数のバッテリモジュールについて受信された前記インピーダンスまたはリアクタンス測定値に基づく、項目２６に記載の方法。
（項目３０）
バッテリシステムを監視するための方法であって、
セル測定回路（ＣＭＣ）によって、バッテリシステム内の複数の複数のバッテリモジュール中の関連付けられたバッテリモジュールの一対の端子の電圧または一対の端子を通る電流を測定することと、
前記ＣＭＣに関連付けられた無線通信トランシーバによって、無線通信リンクにわたって前記関連付けられたＣＭＣの電圧または電流測定値情報を送信することと、
前記無線通信リンクにわたって前記関連付けられたＣＭＣの前記電圧または電流測定値情報の前記送信に続いて、受信確認が前記無線通信トランシーバによって受信されたかどうかを判定することと、
前記受信確認が所定の時間期間内に受信されていないと判定すると、前記無線通信トランシーバによって前記関連付けられたＣＭＣの前記電圧または電流測定値情報を再送信することと、を含む、方法。
（項目３１）
前記無線通信トランシーバから、および前記バッテリシステムの第１および第２の端子間に互いに直列に連結された他のそれぞれのバッテリモジュールに関連付けられた他の無線通信トランシーバから、前記電圧または電流測定値情報を受信するように構成されたコントローラにおいて、前記無線通信トランシーバの少なくとも１つの無線通信トランシーバから所定の時間期間内に電圧または電流測定値情報が受信されていないと判定したことに基づいてバッテリシステムの障害を判定することと、
前記コントローラによって、前記バッテリシステムの障害を判定すると前記バッテリシステムの動作をシャットダウンさせることと、をさらに含む、項目２９に記載の方法。
（項目３２）
前記無線通信トランシーバが、前記受信確認が前記所定の同調期間内に受信されなかったと判定すると、前記無線通信トランシーバからの前記電圧または電流測定値情報を、前記電圧または電流測定値情報の前記送信に使用されるチャネルとは異なる通信チャネル上に、前記電圧または電流測定値情報の前記送信に使用されるルートとは異なるルート上に、あるいは前記電圧または電流測定情報が送信されたデバイスとは異なるデバイスへ、再送信すること、をさらに含む、項目２９に記載の方法。
（項目３３）
前記無線通信トランシーバによって、前記バッテリシステムの別のバッテリモジュールに関連付けられた少なくとも１つの他の無線通信トランシーバとの通信リンクを確立することと、
前記無線通信トランシーバと、前記無線通信トランシーバから前記電圧または電流測定情報を受信するように構成されたコントローラと、からと、前記バッテリシステムの他のそれぞれのバッテリモジュールに関連付けられた他の無線通信トランシーバからと、の間の複数の異なるルートを通して通信することと、をさらに含み、前記複数の異なるルートは、異なるバッテリモジュールに関連付けられた別の無線通信トランシーバを通して延在する少なくとも１つのルートを含む、項目２９に記載の方法。
（項目３４）
複数の通信スケジュールのうちの１つに従って前記無線通信トランシーバを選択的に動作させること、をさらに含み、前記複数の通信スケジュールの第１の通信スケジュールは、前記無線通信トランシーバの低電力動作と、前記無線通信トランシーバへのまたは前記無線通信トランシーバからの低データスループットと、を可能にし、前記複数の通信スケジュールの第２の通信スケジュールは、前記無線通信トランシーバのより高い電力動作と、前記無線通信トランシーバへのまたは前記無線通信トランシーバからのより高いデータスループットと、を可能にする、項目２９に記載の方法。
【国際調査報告】
2019527528.tif 000019
2019527528.tif 000020
2019527528.tif 000021
2019527528.tif 000022